способ очистки почвы и воды от загрязнений нефтепродуктами

Формула изобретения

Способ очистки почвы и воды от загрязнений нефтепродуктами, предусматривающий обработку загрязненной среды составом, содержащим культуру микроорганизма и отработанный активный ил, отличающийся тем, что в качестве консорциума микроорганизмов применен состав, содержащий высушенный отработанный активный ил после аэротенков, включающий в себя в качестве ассоциативных микроорганизмов термофильный штамм прокариотических микроорганизмов Bacillus sp. ВКПМ В-5061 с последующим орошением его после нанесения на загрязненную нефтепродуктами поверхность или введения его в загрязненную среду.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биологическим способам очистки почвы и воды и может быть использовано для очистки от розливов и загрязнений нефтепродуктами.

Известен способ очистки воды и почвы от нефтепродуктов, заключающийся во внесении в загрязненную среду консорциумов микроорганизмов дрожжи:бактерии, при следующем их видовом составе: Candida tropikalis - Mucococcus lactis (разработчик ВНИИ биосинтеза белковых веществ. Патент РФ 2014286 кл. С 02 F 3/34, 1994 г.), используемый для очистки воды и почвы от нефтепродуктов.

Известен способ очистки почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, заключающийся в обработке поверхности водной суспензией бактериальной культуры Rhodococeus cruthropolis Е-15 в смеси с минеральным удобрением - нитроаммофоской или нитроаммофоской и натриевой селитрой (разработчик Северный государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский геологический центр. Патент РФ 2019527, кл С 02 F 3/34, 1994 г.), используемый в экологической биотехнологии, микротехнологии, при очистке почвенных и водных экосистем от загрязнения нефтепродуктами.

Недостатком этих способов является более сложная питательная среда, содержащая биостимуляторы роста грибов, более длительный период деструкции нефтепродуктов.

Наиболее близким к предложенному является способ применения ассоциации микроорганизмов под названием Devouroil, заключающийся в создании консорциума микроорганизмов, в состав которого входят как липофильные, так и гидрофильные микроорганизмы (разработчик Научно-производственное объединение "Биотехинвест" Патент РФ 2023686, кл С 02 F 3/34, 1994 г), позволяющий производить эффективную очистку поверхности воды и почвы от загрязнения нефтепродуктами.

Недостатком известного способа является сложность создания консорциума микроорганизмов, состоящего из 5-ти различных компонентов бактериальных и дрожжевых клеток.

Целью изобретения является упрощение способа, а также охрана окружающей среды.

Цель достигается тем, что в предлагаемом способе очистки воды и почвы от нефтепродуктов используется состав, состоящий из высушенного отработанного ила после аэротенков, включающий в себя в качестве ассоциативных микроорганизмов термофильный штамм прокариотических микроорганизмов Bacillus sp. ВКПМ В-5061. Данный штамм испытан на живучесть микрофлоры в диапазоне от -15 до 90^oС. Применяемый для деструкции нефтепродуктов состав обладает в полной мере теми же морфологическими, культуральными и физико-биохимическими признаками, как и селекционированный штамм Bacillus sp. ВКПМ В-5061, и представляет собой смесь слипшихся бактерий активного ила из вторичных отстойников и селекционированного штамма в виде закругленных грамотрицательных подвижных палочек, которые образуют зооскопления. Культура не требовательна к питательным средам и может культивироваться как в аэробных условиях на обычном пластинчатом и скошенном мясопептонном агаре (мясопептонном бульоне), на высушенном активном отработанном иле, так и в анаэробных условиях. Колонии данного штамма на агаре (90^oС; 24 ч) круглые с диаметром до 1,5 мм, выпуклые, слегка фосфорицирующие, но не окрашивающие среду. Анаэроб с высокой температурой роста (до 90^oС), оптимальная температура роста Т=30-75^oС, рН 6,2-8,6. Обладает каталазной, оксидазной и уреазной активностью. Разлагает нефтепродукты и фосфаты. Наиболее активные подобранные ассоциативные культуры утилизируют дизельное топливо, бензин и керосин.

Способ осуществляют следующим образом. На свежезагрязненную нефтепродуктами почву наносят состав, состоящий из высушенного отработанного активного ила после аэротенков, инфицированный штаммом Bacillus sp. ВКПМ В-5061, равномерным слоем толщиной 30 мм. Если нанесение продукта производится на почву, загрязненную нефтепродуктами ранее, то после нанесения продукта данную местность трижды орошают водой (первый раз сразу после нанесения продукта, второй раз через 5 суток и третий раз через 18 суток). Опытным путем установлено, что пропитка почвы пролитыми нефтепродуктами в среднем достигает 150 мм. Следовательно, весовая доля вносимой микрофлоры на 1 м составляет 1/5 часть от общего объема загрязненной почвы. Уже на 3-и сутки резко снижается концентрация биогенных веществ, а на 21-е сутки стабилизируется процесс деструкции нефтепродуктов (бензин, керосин, дизельное топливо).

Если после внесения микрофлоры произвести перекапывание почвы, эффективность деструкции значительно ускорится.

Деструкция нефтепродуктов в стоках производится внесением указанного состава в аэротенк очистных сооружений из расчета 10% по весу от общего количества углеводородсодержащих загрязнений в стоках.

Эффективность способа и достижение поставленной цели иллюстрируется данными в табл. 1 и 2, и на фиг.1 и 2 лабораторных испытаний, и в табл. 3 натурных испытаний.

Обозначения, принятые на фиг.1: кривая а - холостая проба, без добавления микрофлоры; кривая б - с добавлением микрофлоры в соотношении 1:2 по объему керосина; кривая в - с добавлением микрофлоры в соотношении 1:1 по объему керосина.

Обозначения, принятые на фиг.2: кривая а показывает влияние на разрушение дизельного топлива в почве без добавления микрофлоры; кривая б - с добавлением микрофлоры в соотношении 1:2 по объему дизельного топлива; кривая в - с добавлением микрофлоры в соотношении 1:1 по объему дизельного топлива.

Пример 1. На опытный участок размером 0,5 х 0,5 м² с фоновой концентрацией грунта 383 мг/кг вылили 10 кг керосина. После полной пропитки замерили глубину пропитки, которая составила 10 см. Затем на разных глубинах взяли исходную пробу пропитанного нефтепродуктом грунта на анализ. После этого нанесли на пораженную поверхность 5 кг состава, состоящего из отработанного активного ила и штамма-активатора типа Bacillus sp. ВКПМ В-5061. В результате деструкции получили определенное снижение концентрации: на поверхности в 5,6 раза - с 122800 мг/кг до 21700 мг/кг; на глубине 5 см в 3,1 раза - с 73160 мг/кг до 23680 мг/кг; на глубине 10 см в 2,1 раза - с 47820 мг/кг до 22600 мг/кг.

Пример 2. На опытный участок площадью 1 м² равномерно наносят 20 кг дизельного топлива и после пропитки наносят 10 кг консорциума микроорганизмов, состоящего из отработанного активного ила и штамма микроорганизмов типа Bacillus sp. ВКПМ В-5061. Отобранные пробы показали, что исходная концентрация растворенного в почве нефтепродукта составила: на поверхности - 970 мг/л, на глубине 5 см - 923,3 мг/л, на глубине 10 см - 1145,0 мг/л. Уже на третьи сутки после внесения продукта произошло снижение концентрации на поверхности в 1,8 раза; на глубине 5 см - в 2,4 раза; на глубине 10 см - в 2,9 раза. Наибольшей эффективности деструкция достигла на 3-и сутки: на поверхности в 11,3 раза; на глубине 5 см - в 4,6 раза; на глубине 10 см - в 5,7 раза. В дальнейшем на 3-7 сутки процесс деструкции стабилизировался на верхнем пределе, и к 21-м суткам скорость деструкции достигла: на поверхности в 15,5 раза; на глубине 5 см - в 46,2 раза; на глубине 10 см - в 43,6 раза. Результаты анализов сведены в табл. 3.

Пример 3. В реальных производственных условиях Тольяттинского АО "Синтезкаучук", имеющих исходную концентрацию нефтепродуктов в стоке 514 мг/л при общем количестве загрязнения (120 т), происходит равномерная деструкция нефтепродуктов. После внесения в аэротенк консорциума микроорганизмов, состоящего из отработанного активного ила и штамма микроорганизмов типа Bacillus sp. ВКПМ В-5061, конечная концентрация составила 236 мг/л, что составило 54,1% эффективной очистки. При этом в систему канализации введено 10% сухой биомассы к общему количеству перерабатываемого стока с титром жизнеспособных клеток в растворе 2,6 х 10⁷ кл/мл.

Пример 4. В реальном стоке Тольяттинского АО "Синтезкаучук" общим объемом 95890 м³/сут содержится 64 кг/сут нефтепродуктов, при начальной концентрации 470 мг/л. После внесения консорциума микроорганизмов в количестве 10% по сухой массе загрязнителя конечная концентрация нефтепродуктов составила 207 мг/л, что показало эффективность переработки 55,9%, при этом общий расход консорциума микроорганизмов составил 6,4 кг смеси. Количество активных углеводородокисляющих микроорганизмов, входящих в состав консорциума, составляет 3,1 х 10⁷ кл/мл.

Из полученных данных следует, что:

1) внесение даже в малых дозах предлагаемого консорциума микроорганизмов в почву и сточные воды, содержащего нефтепродукты, способствует деструкции нефтепродуктов;

2) наиболее эффективным является внесение микрофлоры в почву в соотношении 1:1 по объему пролитых нефтепродуктов и вносимой культуры, а в сточные воды в размере 10% от количества нефтесодержащих загрязнений;

3) максимальный эффект предлагаемого способа получается при перекапывании зараженной земли и проведенного тройного орошения.

Таким образом, предложенное техническое решение является новым, поскольку оно не известно из уровня техники, промышленно применимо, что подтверждается примерами, имеет изобретательский уровень, так как достигаемый при его осуществлении технический и экологический результат превосходит таковой, выявленный из уровня техники.