Способ очистки воды от этилированного бензина

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 02 F 3/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850212/13 (22) 12.07.90 (46) 07.09.92. Бюл. N 33 (71) Всесоюзный комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии "Водгео" (72) Н.В. Барсукова, С.Л,Григишкис, Э.В. Ба ш кис, К.Л. В илутис и И. Н, Мясников (56) 1. Карелин Я,А., Попова И,А. и др. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, M.: Стройиздат, 1982, с. 54.

2. Карелин А.Я.; Жуков Д.Д., Денисов

М.С. и др. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1970, с. 83.

3, Карелин Я.А„Попова И,А. и др. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. М.: Стройиздат, 1982, с. 56.

4. Авторское свидетельство СССР

К 1076446, кл. С 02 F 3/34, 1982.

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 (С2НБ)4 Рв-высокотоксичное металлоорганическое соединение, которое служит добавкой в виде этиловой жидкости к некоторым сортам бензинов для повышения их октанового числа. (19) Я0 (II) 1 759/ 9D А 1 (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЭТИЛИ

РОВАННОГО БЕНЗИНА (57) 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.

В связи с высокой токси(чностью тетраэтилсвинца 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 тетраэтилсвинца в сточной воде не снижается менее 0,44,0 мг/л (1).

Недостатком известного способа является невысокая степень очистки от этилированного бензина и длительность процесса, обусловленная тем, что тетраэтилсвинец при контактировании с водой содержи-,ся в сточной воде в эмульгированном и растмренном состоянии, в связи с чем эмульгиро1759793

20

30

55 ванная часть экстрагируется, а растворенная остается в воде, Известен способ очистки сточных вод от этилированного бензина путем окисления тетраэтилсвинца озоном в присутствии катализатора-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-концентрация 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 доочистки воды путем окисления в прудах дополнительного отстаивания в течение 35 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 дипольные молекулы озона фиксируются на заряженных частицах тетраэтилсвинца с разрывом двойных связей озона и образо-ванием окисленных форм без минерализации свинца.

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

Процесс очистки сточных вод от этилированного бензина предварительно адаптированным штаммом PSEUDOMONAS

PUTIDA 36 осуществляется следующим образом.

Штамм 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

13 г/л фосфора, 0,7 г/л азота и этилированный бензин и нефть при соотношении тетраэтилсвинец к нефти (1:63(3;10) соответственно.

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

Посевы инкубируют при 30 С через 4872 ч в течение 10 дней. Чашки с выросшими колониями обрабатывают реагентом Драгендорфа, через 10 мин промывают водой, подсушивают при комнатной температуре и просматривают в проходящем свете. При этом вокруг колоний адаптированных микроорганизмов, способных деструктировать тетраэтилсвинец, выявляют светлые зоны на общем фоне среды, диаметр этих зон пропорционален степени деструкции внесенного в среду тетраэтилсвинца.

Идентификацию адаптированных микроорганизмов проводят по схеме идентификации неферментирующих грамотрицательных бактерий.

Очистку сточных вод и грунта от этилированного бензина, концентрация тетраэтилсвинца в котором составляет 5-30 мг/л, осуществляют в колбах, емкостью 250 мл, куда вносят питательную среду, содержащую 13 мг/л фосфора, О, 7 мг/л азота и предварительно адаптированный штамм в количестве 3-5 млрд. кл/мл субстрата. Колбы помещают на аппарат АВУ-6с для перемешивания смеси, находящейся в колбах, путем встряхивания в течение 10 дней при комнатной температуре (20-30 С).

Степень очистки сточных вод или грунта определяют путем сравнения концентрации тетраэтилсвинца в исходной и очищенной воде или грунте.

Длительность процесса определяют с момента внесения предварительно адапти1759793

10

20

50

55 рован ного 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 тетразтилсвинца 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 тетразтилсвинец к нефти 2. В соответственно в количестве

4 млрд. 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

5 млрд,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

6 млрд.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 тетраэтилсвинец к нефти 1:6 соответственно вносят в грунт, Концентрация тетраэтилсвинца снлжается с 15.7 до 0,2 мг/л, Длительность процесса 10 сут.

Пример 8. Процесс очистки грунта осуществляют аналогично примеру 1, предварительно адаптированный штамм в количестве 4 млрд.кл./мл при соотношении тетразтилсвинец к нефти 2:8 соответственно вносят в грунт.

Концентрация тетразтилсвинца снижается с 15,7 до 0,01 мг/л. Длительность процесса 10 сут, Пример 9. Процесс очистки грунта осуществляют аналогично примеру 1, предварительно адаптированный штамм в количестве 5 млрд,кл./мл при соотношении тетразтилсвинец к нефти 3:10 соответственно вносят в грунт.

Концентрация тетразтилсвинца в грунте снижается с 15,7 до 0,02 мг/л. Длительность процесса 10 сут, Пример 10. Процесс очистки осуществляют аналогично примеру 1, предварительно адаптированный штамм в количестве 6 млрд.кл./мл при соотношении тетраэтилсвинец к нефти 4:11 соответственно вносят в грунт.

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

Данные, свидетельствующие о влиянии выбранных соотношений тетразтилсвинца к нефти при адаптации штамма и количества клеток адаптированного штамма на повышение степени очистки сточных вод и грунта, а также сокращение длительности процесса приведены в таблице.

Из таблицы следует, что наиболее высокая степень очистки сточных вод или грунта от этилированного бензина. содержащего тетраэтилсвинец, и наименьшая длительность процесса соответствует оптимальному соотношению тетраэтилсвинец к нефти 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 тетразтилсвинца снижается в зависимости от исходной

1759793

10

20

30

55 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 тетраэтилсвинец 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 тетраэтилсвинец 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.

Дл ител ь ность и роцесса 10-30 сут по сравнению с 1-3 мес в известном..

Из таблицы 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 К ЦМПМ В2443, 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

Способ 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 B-2443, при этом культуру бактерий вводят в очищаемый субстрат в количестве 3-5 млрд. кл./мл субстрата.

1759793

I >>

1 l и о

z m

О И с и

1 Ф П>

>хан сaot

ППсх

1

I

I

I

I

1 х о

I Z о

I E о с

1 S

1 Ф 1z o

z !" о> о с а

v c

I Х» х

Ю

Ю м

I Q 1

1 ГЕ 1 о !

О> 1

1 1

I lS I о

I Х 1

1 Х i о

1 I- I

v i

I al I

О. о

m

О м

С>! а о

П>

ОГл

l а о

IO

О м

1 > с >

Iс >

>с-!

СГ>

Iо

lD м

1

1

I

1

I

I

I !

s

I

П>

>с

I П!

I CX

I П>

I 10

I O>

1 СО

I

I !

I

I I

П> а

>- с

I Ф л

1 I1 Е

1 Cl

1 S

1 У 10

1 ГП а z о х

z Ф

Ф и ус

1 Х X о 1I Х Cg с>

СГ>

>с! м

CD м

С> с >

L> L>

П> СГ>

>- IС>

Г с!

CD

Г

ГЧ оо м

П! х

Ф л

>"

Х 1 л а х с

s с в х с о

Q Ф с

o tx

Ф о

lS Х о е и с s о х о и

S al

С> м

С> м

I

1 IO и

1 S

I 1I If> е а

1 1Ф

1 с

I ГС

S! У Е

I П> а!

I Z

1 О>

z о

О

L с о

lO

g. м

L а

С. о

О

С> с->

СГ>

I! а о

IO

О

Гс\

ct

С>

О

Ф

Оо

С>

Q. о сЧ сс>

Ф

О

1 сЧ

Г

LA!

Г и.>

С>

С> м

lg Е

lg

У S

Ф и

Ф с и

1Х Г>

1- П>

С

fg а о>

l" 1П> е х

ГС

S lg а

Е la x

I- Ф х

Ot у о

X о х

L а а

\ а о

Ф

О

LA сЧ >

L> с>>

>а> с">

l -> (> !

Gl

Ю а

-м

С>jAI! > с>

1-

at

О.

LA

fD о

Cl си

СГ>

IlO

ОfD с>

Ф

О. с !

tO

О с 4

С>

al

CL

О

Ю о

Г

ГЧ о

С>

ГЧ

lD

Г с 4

CD с П

>Г\ м

LA м

LA м !

Г\

1 П> с

Ol Е

lо> е

>s e с

И lg

S Z

Х Г>

О \ (УЪ

ГЧ

1I с

Ю со

I I о с

I V

I Л

1 О

1 О>

1 Е

1 С

1 Е с! с

1 П> а с

1 о

> с

1 N

1 Е

I С>О оm

I Я

О 0 и> о

I У 1

Ot И

1 N

I Р> CLC

Е о

lg Л

1 I- IO з о и

1 2

I Z

al о

О.

I S

Iс

1 fg

I С

1 Е

1 о х

I 4> с

1 tg

1 1

1 S а

1 fg

I Ф

ГЕ

I Ol

I a.

à ——

1 1 х

1 С S

I S IO у и

1 l0

az c

1- >1 Z Ig

1 П> 10 Z у а х оее

1 Y I

1 I ! I lg I

Ф v 1 с н i

I П> л Ol I

1 1-1-У 1

suo1c о ал с х си

1 I

I 1

1 Ot I

1 >- 1 х

I Л I

О.

I 1

1 Ф 1

1 I

>х о

I Х х

1- о

>- Ф

u fz о

I Ф 10

1 I

I I l0 I

О И 1 с v I.О О> 1

I l I- У

z v о 1соал

LZ. Сн

I I

1! I

I I

I!!

1

1! >

1 В I

1 о

I m 1

I I

I tS I о

1 Х о! >- 1

I И 1

I I

I Ф I!

I I Х 1

1- О 1 и 1

g! Ol г с

1 S Y С .. I с а оосс

1 Y Ф Е X 1

1 I 1

z o 1

s a 1

I Ф lg C 1

zu ms

zс1-az

O> S e C S

3 I- П> У 1

ОФХЕФ

lg lO 11- a x 1- с о>- хе

ОФ Е»ЛСГ с»- усе о о

Ю С>

Г ", I !

1

I

1

I

I

1

1

1

I

l

1

t

I

1

1

1

I

1 ! !

I

1

1 !

I

:-> а>

О> О ,+ 1

О!О

-, сс>

1 сЧ >-т

I

1 !

1

1

1

1

I

l

l

I

1

I

1

1