Способ очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов

 

Изобретение относится к биологической очистке почвы и воды от нефти и нефтепродуктов. Способ заключается в том, что в очищаемую среду последовательно вносят ВМК в количестве 0,001 - 0,002 мас.%, полученные путем окисления керогена сланцев в водно-щелочной среде, затем микроорганизмы Rhodococcus erythropolis АС-1339Д с питательной средой. Способ позволяет повысить эффективность очистки почвы и воды от нефтяных загрязнений. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 5 табл.

Изобретение относится к биологической очистке почвы и воды от нефти и нефтепродуктов, к охране окружающей среды и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, при транспортировке и хранении нефти.

Известен способ очистки нефтяного дистиллята, полученного микробиологической депарафинизацией нефти от продуктов метаболизма реагентной обработкой. В качестве реагентов используют ионообменные высокомолекулярные соединения, а перемешивание осуществляют в псевдосжиженном слое ферромагнитной насадки воздействием неоднородного вращающегося электромагнитного поля (А.С. N 1474099, кл СО 2 F 1/41).

Недостатком данного способа очистки нефтяного дистиллята является применение дорогостоящих ионообменных соединений, а также сложного оборудования.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов (Патент РФ N 1805097 С 02 F 3/34, E 02 В 15/04 Бюл. 12, 1993), заключающийся в том, что готовят водную смесь, включающую штамм Rhodococcus erythropolis AC-1339Д с плотностью 10⁵-10⁶ клеток в 1 мл и диаммофос из расчета 0,03 мас.%. Микроорганизмы выращивают в жидкой минеральной среде Маккланга с парафином. Приготовленную водную смесь равномерно распределяют на нефтезагрязненную почву из расчета 1 л на 1 м². По истечении 40-60 суток оценивают количественно оставшуюся нефть методом спектрофотометрии.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность способа очистки почвы и воды от нефти и нефтепродутков.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения эффективности и способа микробиологической очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов за счет обеспечения диспергирования нефти и нефтепродуктов перед внесением микроорганизмов с питательной средой.

Сущность способа очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов заключается во внесении в очищаемую среду микроорганизмов Rhodococcus erythropolis AC-1339Д с питательной средой, причем, согласно изобретению, перед внесением микроорганизмов с питательной средой в очищаемую среду вносят высокомолекулярные кислоты от C₆ до C₂₂ в количестве 0,001-0,002 мас.%, полученные путем окисления керогена сланцев в водно-щелочной среде (См. В.А. Проскуряков, С. В. Соловейчик. Окисление гдовского сланца в водно-щелочной среде. Прикладная химия, 1965, т. 38, N 3 - с.632.).

Способ осуществляют следующим образом. В очищаемую среду, содержащую нефть и/или нефтепродукты, добавляли раствор высокомолекулярных кислот (ВМК) из расчета 0,001; 0,003; 0,005 мас.%. Затем засевали 3% объем бактериальной взвеси Rhodococcus erythropolis AC-1339Д. О биотрансформации нефти судили по известной методике спектрофотометрически. Кроме того, ежесуточно определяли количество живых клеток методом Коха, а также биомассу весовым методом на мембранных фильтрах. Ниже приведены примеры осуществления способа.

Пример 1. Минеральную среду состава, г/л дистиллированной воды: NaNo₃ - 2,0; MgSO₄·7H₂O - 0,5; K₂HPO₄ - 1,0; Fe₂(SO₄)₃ - 0,001; ZnSO - 0,002 разливали по 100 мл в качалочные колбы объемом 250 мл и стерилизовали при 1 атм. в течение 30 мин. Предварительно простерилизованную нефть вносили в количестве 1 мас. %, добавляли стерильный раствор ВМК из расчета 0,001; 0,003; 0,005 мас.%, затем засевали 3% объем бактериальной взвеси. Выращивание осуществляли на термостатированной качалке при 180 об/мин и температуре 30^oC. Опыты ставились в трех повторностях. Контролем служили: минеральная среда и нефть без бактерий, минеральная среда с культурой без нефти, минеральная среда, нефть и бактерии. По истечении 36 ч в опытных колбах наблюдали сильное уменьшение нефти. О биотрансформации нефти судили по известной методике спектрофотометрически на спектрофотометре UR-20 при 2923 см^-1, предварительно экстрагируя нефть четыреххлористым углеродом. Кроме того, ежесуточно определяли количество живых клеток методом Коха (Теппер В. 3., Шильникова Г. И. Практикум по микробиологии. М.: Колос, 1979, - 211 с.), а также биомассу весовым методом на мембранных фильтрах N 1. Для этого мембранные фильтры доводили до постоянного веса. Результаты приведены в табл. 1 и 2.

Как видно из табл. 1, прирост количества бактерий Rhododoccus erythropolis АС-1339Д в среде с ВМК выше и составил через 24 ч 8·10⁷ кл/мл (нач. 1·10⁶ кл/мл), а прирост биомассы за это же время на 0,1 г/л выше. При этом степень биодеструкции нефти за 24 ч в среде с ВМК уже при 0,001-0,002 мас.% на 19 и 40% выше соответственно. Очевидно, что ВМК обладает ростстимулирующим действием на исследуемые микроорганизмы.

Пример 2. В серии опытов Rhodococcus erythropolis АС-1339Д выращивали в минеральной среде вышеприведенного состава с добавлением в качестве единственного источника углерода и энергии гексадекана, дизельного топлива, сырой нефти Туймазинского месторождения РБ и мазута в количестве 1 мас.% и ВМК - 0,002%.

Условия засева и выращивания описаны выше. Культивирование проводили в течение 36 часов. О биодеградации дизельного топлива, нефти, мазута судили путем количественного анализа методом экстракции этих соединений четыреххлористым углеродом с помощью измерения оптической плотности экстракта при 2923 см^-1 на спектрофотометре UR-20, а гексадекана при 1460 см^-1 (чертеж).

В результате исследований выявлено, что ВМК ускоряет биотрансформацию не только легких фракций нефти: гексадекана, дизельного топлива, но и тяжелую фракцию нефти - мазут. После 36 суток культивирования Rhodococcus erythropolis АС-1339Д в среде с ВМК биодеградация гексадекана выше на 19%, дизельного топлива - 17%, нефти - 16%, мазута -15%.

Пример 3. Изучали влияние ВМК 0,002 мас.% на биодеградацию нефти Туймазинского месторождения РБ в среде с содержанием NaCl 1, 3, 5 и 7%. Культивирование проводили в течение трех суток. Инокуляцию Rhodococcus erythropolis АС-1339Д и ее культивирование проводили по вышеописанной методике. Результаты исследований представлены в табл. 3.

Как видно из таблицы 3, ВМК сохраняют свою активность и в среде с содержанием NaCl до 7%, при этом по сравнению с контрольной средой, не содержащей ВМК, биодеструкция нефти (1 мас.%) повышается в среднем на 30%, а при 3 мас. % - на 17%.

Пример 4. Проводили изучение влияния ВМК 0,002 мас.% на биотрансформацию нефти в почве. Для этого в фарфоровые чашки объемом 0,2 л помещали по 100 г чернозема. Влажность почвы доводили до 60% от общей влагоемкости. В первую серию чашек вносили нефть (1 мас.%) + ВМК (0,002 мас.%). Посевной материал вносили из расчета 5% по объему. Контролем служили чашки Петри без инокуляции и без ВМК. Время культивирования - 40 суток.

Количественный учет нефти вели весовым методом (Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. - М.: Химия, 1973, - 215 с.), предварительно экстрагировав ее четыреххлористым углеродом. Результаты исследований приведены в табл. 4.

Таким образом, внесение ВМК (0,002 мас.%) в почву, загрязненную нефтью (1 мас.%), способствует повышению эффекта биоочистки от нефти после 40 суток культивирования в среднем на 7%.

Пример 5. Очистка сточной воды ОАО "Уфанефтехим" Два литра сточной воды, содержащей смесь нефтепродуктов (1 мас.%), наливали в лабораторный аэротенк объемом 5 литров. Вносили посевной материал в количестве 5 об.%. Добавляли в качестве дополнительных питательных элементов, г/л: (NH₄)₂SO₄ - 1, K₂HPO₄ - 0,5. При помощи 5%-ного раствора NaHCO₃ доводили pH до 7. После этого вносили ВМК из расчета 0,002 мас.%. В аэротенк при помощи компрессора продували воздух в количестве 15-20 л/мин. О результатах биоочистки судили по остаточному количеству нефтепродуктов, приросту численности микроорганизмов и их биомассы (табл. 5).

Из табл. 5 видно, что ВМК значительно повышает степень очистки (на 5%) и производственных сточных вод, содержащих комплекс нефтепродуктов.

Предлагаемое изобретение может найти применение в биологической очистке воды и почвы от нефти и нефтепродуктов в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности при транспортировке и хранении нефти.

Формула изобретения

1. Способ очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов, включающий внесение в очищаемую среду микроорганизмов Rhodococcus erythropolis АС-1339Д с питательной средой, отличающийся тем, что перед внесением микроорганизмов с питательной средой в очищаемую среду вносят высокомолекулярные кислоты от C₆ до C₂₂ в количестве 0,001 - 0,002 мас.%.

2. Способ очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов по п.1, отличающийся тем, что используют высокомолекулярные кислоты, полученные путем окисления керогена сланцев в водно-щелочной среде.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6