Способ очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения
Изобретение относится к прикладной микробиологии и может быть использовано для очистки поверхности воды от разлитой нефти и нефтепродуктов. Для осуществления способа в загрязненную нефтью и нефтепродуктами воду вносят бактериальную культуру, представляющую собой консорциум клеток микроорганизмов Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1 и Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3 в виде культуральной жидкости с общим титром не менее 108 КОЕ/мл. Аэрацию в водоеме, загрязненном нефтью или нефтепродуктами, для поддержания жизнедеятельности аэробных микроорганизмов-нефтедеструкторов осуществляют принудительным забором нефтезагрязненной воды и распределением ее методом дождевания по поверхности водного объекта. Способ позволяет эффективно производить очистку водной поверхности при высоком содержании нефти или нефтепродуктов в воде. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к прикладной микробиологии и может быть использовано для очистки поверхности воды от разлитой нефти и нефтепродуктов.
Известен бактериальный препарат “Путидойл”, предназначенный для очистки нефтезагрязненных земель и водоемов, изготовленный на основе бактериальной культуры природного штамма Pseudomonas putida-36 /1, 2/.
Однако он обладает рядом недостатков.
Препарат “Путидойл” представляет собой сухую бактериальную массу, и для предварительного его “оживления” необходим трудоемкий комплекс мероприятий, выполняемых в полевых условиях: подогрев большого количества воды (5 м3) до температуры 28° С, обеспечение аэрирования в течение 12-16 ч, перемешивание.
Известен биореагент для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений, представляющий собой бактериальную культуру, иммобилизованную на гидрофобизированном торфе /3/. При этом гидрофобизированный торф является адсорбентом нефтепродуктов, за счет этого происходит разрушение нефтяной пленки и увеличивается доступ кислорода воздуха, что активизирует процесс биодеструкции нефтепродуктов.
Недостатком известного технического решения, принятого за прототип, является низкая эффективность его использования в непроточных и неаэрируемых водоемах при высокой степени нефтяного загрязнения.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности очистки воды от нефтяного загрязнения.
Поставленная задача решается использованием для процесса очистки воды консорциума природных аэробных нефтеокисляющих микроорганизмов, состоящего из Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1 и Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3, причем процесс очистки осуществляется при помощи аэрации водного объекта. Указанный консорциум штаммов бактерий выделен из серой лесной почвы, искусственно загрязненной дизельным топливом, и депонирован в Коллекции микроорганизмов Института биологии Уфимского научного центра РАН.
Характеристика штамма Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1.
Морфолого-культуральные признаки. Прямые палочки с закругленными концами. Грамположительные. Подвижные. Эндоспоры сферические. На агаризованных средах формируют круглые, с ровными краями, плотные в центре колонии матового цвета, непрозрачные, люминисцирующие. Сапрофит.
Физиолого-биохимические свойства. Аэробы. Хемоорганотрофы. Каталазо- и оксидазоположительны. Хорошо усваивает сахарозу, ксилозу, фруктозу, мальтозу, лактозу, манит, маннозу, арабинозу, L-рамнозу, глицерин. Усваивает аспарагин, аргинин, аланин; слабо усваивает валин, лизин. Реакция Вогес-Проскауэра отрицательная. Газ из глюкозы не образует. Индол не образует. Рост в анаэробном агаре отрицательный. Образует кислоту из глюкозы. Крахмал не разлагает. Способен окислять углеводороды нефти. Непатогенен. Характеристика штамма Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3.
Морфолого-культуральные признаки. Короткие палочки с возрастом укорачиваются до кокков. Грамположительные. На плотных питательных средах образуют круглые, матового цвета плоские колонии, по краям менее плотные, чем в центре. Сапрофит.
Физиолого-биохимические свойства. Аэроб. Каталазоположителен, оксидазоотрицателен. Метаболизм окислительного типа. Хорошо усваивает сахарозу, фруктозу, мальтозу, лактозу, ксилозу, маннит, маннозу, арабинозу, L-рамнозу, глицерин. При выращивании на глюкозе образует газ. Усваивает аспарагин, аргинин, аланин; слабо усваивает валин, лизин. Потребляет цитраты в качестве единственного источника углерода. Желатин не гидролизует. Крахмал не разлагает. Индол не образует. Реакция Вогес-Проскауэра отрицательная. Отсутствие роста на среде с 6% NaCl. Способен окислять углеводороды нефти. Непатогенен.
Окислительную активность консорциума микроорганизмов определяли по конечному продукту окисления, т.е. по выделению СО2 по методике, описанной в /4/. В колбы емкостью 500 мл вносят поглотитель углекислоты Ва(ОН)2 , 250 мл питательной среды Раймонда, 2,5 мл дизельного топлива и 5 мл трехсуточной культуры консорциума с содержанием клеток 1,0· 108 КОЕ/мл, а также индивидуальные чистые культуры (по 5 мл) микроорганизмов Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1 и Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3 с титром 1,0-108 КОЕ/мл, полученные при выделении их из указанного консорциума. Окислительная активность консорциума в эксперименте длительностью 30 суток составила 1990 мг СО2, в то время как окислительная активность Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1 и Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3, соответственно, 750 мг СО2 и 870 мг СО 2. Таким образом, тип указанного консорциума является естественной природной симбиотической ассоциацией двух штаммов микроорганизмов.
Количественное содержание каждого из штаммов микроорганизмов, входящих в состав консорциума, составляло в культуральной жидкости 108 КОЕ/мл и не изменялось при длительном хранении в надлежащих условиях. Методом математического анализа установлено, что в данном консорциуме Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1 относится к доминирующей форме (51%) от всех изучаемых микроорганизмов в популяции. Бактерии Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3 являются содоминантной культурой (49%).
Консорциум используют в виде культуральной жидкости, полученной при совместной ферментации указанных штаммов микроорганизмов, при общем титре микроорганизмов не менее 1-108 КОЕ/мл, а аэрация в водоеме достигается принудительным забором нефтезагрязненной воды и распределением ее методом дождевания по поверхности водного объекта.
Способ осуществляется следующим образом.
Для получения биомассы клеток консорциума микроорганизмов Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1 и Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3 их совместно выращивают на жидкой питательной среде следующего состава, г/л: Nа2СО 3 - 0,1; СаСl2 - 0,01; MnSO4· 7H2O - 0,02; FeSО4· 7H2O - 0,02; NaH2PО4 - 1,5; К2НРО4 - 1,0; MgSO4· 7H2O - 0,2; NН4NО3 - 2,0; вода водопроводная - 1000 мл.
В качестве единственного источника углерода используют дизельное топливо.
Процесс культивирования проводят непрерывно или периодически при температуре 18-20° С в аэробных условиях до достижения общего титра микроорганизмов в культуральной жидкости величины не менее 10 8 КОЕ/мл (рабочее название - биопрепарат “Ленойл”).
Пример 1. В резервуары, представляющие собой аквариумы объемом 10 л, вносят водопроводную воду в объеме 6 л, сырую нефть Правдинского месторождения (или товарное дизельное топливо) в объеме 0,5 л и суспензию микроорганизмов биопрепарата “Ленойл” с титром 1,2· 108 КОЕ/мл в объеме 200 мл. Аэрация в резервуаре обеспечивается лабораторным перистальтическим насосом, при этом входной патрубок насоса для принудительного забора воды находится ниже уровня нефтяной пленки, а выходной патрубок с резиновой трубкой, снабженной перфорированными отверстиями для распределения откачиваемой из резервуара воды, - над поверхностью нефтяной пленки.
В контрольный резервуар, в который внесено аналогичное количество воды, нефти (или дизельного топлива), вносят суспензию аналогичного количества микроорганизмов биопрепарата “Ленойл”, иммобилизованных на гидрофобизированном торфе согласно известному техническому решению.
Эксперименты проводят при температуре 20° С, остаточное содержание нефтепродуктов в воде определяют гравиметрическим методом. Результаты экспериментов приведены в таблице.
Пример 2. В непроточном болоте площадью 1,0 га интенсивность загрязнения сырой нефтью Правдинского месторождения составляет 1 кг/м2 (общее количество нефтяного загрязнения около 10 т). Обработка биопрепаратом “Ленойл” проведена при титре микроорганизмов в культуральной жидкости 1,8· 108 КОЕ/мл. Расход биопрепарата составил 4,0 м3. Дневная температура составляла 14-20° С. Аэрация водного объекта достигалась принудительным забором воды при помощи насоса марки VXm 10/50 и подачи и распределения воды через систему трубопроводов на поверхность загрязненной пленкой нефти воды.
Через 24 дня анализы показали, что общее количество нефтяного загрязнения уменьшилось на 93%.
Представленные результаты свидетельствуют об эффективности предлагаемого способа, позволяющего производить очистку водной поверхности от нефтяного загрязнения в условиях высокой степени этого загрязнения, т.е. при высоком содержании нефти или нефтепродуктов в воде. Реализация предлагаемого способа на реальных водных объектах не вызывает каких-то трудностей и определяется лишь наличием биопрепарата и насосного оборудования.
Список литературы
1. Авторское свидетельство СССР №1076446, С 02 F 3/34, 1984.
2. Авторское свидетельство СССР №1428809, С 02 F 3/34, 1988.
3. RU, патент №2081854, С 02 F 3/34, 1997.
RU, патент №2115629, С 02 F 3/34, В 09 С 1/10, 1998.
Формула изобретения
1. Способ очистки водной поверхности от нефти и нефтепродуктов, включающий введение бактериальной культуры, отличающийся тем, что в качестве бактериальной культуры используют консорциум природных штаммов аэробных нефтеокисляющих микроорганизмов Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1 и Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3 в виде культуральной жидкости с общим титром микроорганизмов, не менее 108 КОЕ/мл культуральной жидкости, причем процесс очистки осуществляют при помощи аэрации водного объекта.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что аэрация в водоеме, загрязненном нефтью или нефтепродуктами, осуществляется принудительным забором нефтезагрязненной воды и распределением ее методом дождевания по поверхности водного объекта.
