Способ очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств от бензола

Изобретение относится к промышленной и экологической микробиологии. Способ очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств от бензола предусматривает внесение иммобилизованных клеток штамма бактерий Ochrobactrum pseudintermedium ВКПМ В-11713 в очищаемые стоки производств. При этом деструкцию бензола в очищаемых стоках осуществляют при концентрации бензола не более 350 мг/дм³. Изобретение позволяет снизить содержание бензола в очищаемых стоках. 2 ил, 3 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к способам обезвреживания или уменьшения вредности химических отравляющих веществ путем их химического изменения биологическими способами, т.е. способами с использованием ферментов или микроорганизмов.

Известны различные штаммы микроорганизмов, способные разлагать органические соединения [патент РФ №2064017, RU 2157842 C1, RU 2157839 C1, RU 2142997 С1, 2127310 С1], предлагающий штамм бактерии Burkholderia caryophylli Jap-3, обладающий высокой нефтеокисляющей активностью в отношении поликонденсированных ароматических углеводородов.

Известен способ очистки концентрированных сточных вод, содержащих ароматические углеводороды и их производные, пероксиды и альдегиды, путем аэробной обработки штаммами бактерий Pseudomonas sp. ВКПВ-3893 и Rhodococcus sp. ВКЛМВ-3892 [патент РФ №2048454 A1, SU 981247, RU 1686799 C1, RU 2084404 C1, RU 833551, WO 0132561].

Известен штамм бактерий Pseudomonas putida ВКМ В-2380Д, продуцирующий поверхностно-активные вещества, для деградации полициклических ароматических углеводородов и углеводородов нефти. Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к очистке объектов окружающей среды от загрязнения полициклическими ароматическими углеводородами и углеводородов нефти [патент РФ №2344170].

Существенным недостатком вышеперечисленных способов является невозможность применения для очистки промышленных сточных вод с высоким содержанием конкретного целевого загрязнителя, в частности бензола.

Задачей данного изобретения является разработка способа очистки промышленных сточных вод от целевого загрязнителя - бензола.

Поставленная задача решается следующим образом. Преимуществом штамма-деструктора Ochrobactrum pseudintermedium ВКПМ В-11713 (Всероссийская Коллекция Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ), ФГУП ГосНИИгенетика, дата депонирования 09 февраля 2015 г.) является его способность роста на обедненных синтетических питательных средах и высокая степень деградации бензола в сточных водах нефтехимических производств. Изобретение позволяет повысить эффективность деструкции бензола. Полная очистка от загрязнителя осуществляется за 48 часов.

Таксономическая характеристика:

Царство: Bacteria

Тип: Proteobacteria

Класс: Alpha Proteobacteria

Отряд: Rhizobiales

Семейство: Brucellaceae

Род: Ochrobactrum

Вид: Ochrobactrum pseudintermedium

Морфологическая характеристика: грамотрицательные, аэробные, каталазоположительные, оксидазоположительные неспорообразующие подвижные бактерии с субполярными жгутиками. Размер клеток 1,5-1,7 мкм.

Культуральная характеристика: колонии непигментированные, мукоидные и непрозрачные.

Экология: выделены из подмышечного мазка человека. Рост в диапазоне температур 25-45°С, растет на агаре MacConkey и агаре R2A при 37°С.

Биохимическая характеристика: положительная реакция на глицин, ариламидазу, L-пролин-ариламидазу, тирозин-ариламидазу и L-пирролидонилариламидазы, утилизирует глюкозу, арабинозу, маннозу, малат, глюконат калия, D-маннит, N-ацетилглюкозамин, D-мальтозу.

Накопительную культуру бактерий получали из почвенных суспензий, которые были приготовлены из образцов грунта согласно таблице 1. Для этого образец массой 1,0-1,5 г помещали в колбу с 50 см³ 0,1М раствора хлорида натрия и помещали в термостатированный шейкер на 24 часа при температуре 27°С и скорости вращения 170-180 об/мин для культивирования.

Через 24 часа визуально оценивали рост бактерий (при наличии бактерий на внутренней поверхности колбы обнаруживается нарост в виде концентрического ободка).

С целью получения бактерий-деструкторов из исходных почвенных суспензий отбирали по 1 см³ аликвоты и помещали ее в жидкую минеральную среду, содержащую целевой загрязнитель, что позволило выделить только те виды, которые способны выживать в присутствии целевого загрязнителя. Состав минеральной среды представлен в таблице 2.

После культивирования в течение 24 часов в жидкой минеральной среде с добавлением загрязнителя снова производились визуальная оценка роста бактерий и пересев полученной культуры на твердую минеральную среду того же состава, что и жидкая, но с добавлением (2% об.) агара.

В результате инкубации в течение 48-72 часов в зависимости от скорости роста бактерий на твердой питательной среде обнаруживался рост колоний.

В ходе предварительных испытаний оценка деструктирующей способности выделенных микроорганизмов проводилась на модельных смесях, приготовленных с соответствующей концентрацией целевого загрязнителя в аналогичных технологических стоках.

В колбы объемом 500 см³ помещали по 200 см³ очищаемых стоков, содержащих различные загрязнения. Туда же добавляли 50 см³ суточной бактериальной суспензии соответствующего изолята. Для обеспечения аэрации в водную среду подавался воздух с расходом 0,04 л/мин. Процесс проводился при температуре 27°С и скорости вращения 120 об/мин (данные параметры оптимальны для поддержания жизнеспособности микроорганизмов).

Для достоверности результатов эксперимента опыты двукратно дублировались, с применением носителя (эксперимент №1) и без носителя (эксперимент №2). Иммобилизацию бактериальных клеток проводили на нефтяной кокс (в каждую колбу загружали по 65-70 г кокса), который предварительно прокаливали при температуре 250-300°С с целью исключения возможности развития посторонней микрофлоры. Иммобилизацию проводили в течении суток при условиях постоянного перемешивания кокса с бактериальной суспензией при 27°С и 100-120 об/мин.

Пример 1. Очистки сточной воды производства этилбензола и стирола в условиях иммобилизованных бактериальных клеток на твердый носитель в виде кокса (эксперимент №1) и в условиях неиммобилизованных клеток. Концентрации бактериальной суспензии Ochrobactrum pseudintermedium ВКПМ В-11713 составила 10⁶ кл/см³, содержание загрязнителя составило более 300 мг/дм³.

Результаты проведенных экспериментов представлены на фигуре 1.

Как видно на фигуре 1, снижение содержания бензола происходит как в условиях иммобилизации бактериальных клеток, так и без нее. Однако во втором варианте наблюдается очевидное снижение содержания целевого загрязнителя со 350 до 50 мг/дм³. При иммобилизации же часть бактериальных клеток остается на носителе, поэтому для деструкции необходимо, чтобы молекула бензола попала на носитель, где есть бактериальные клетки.

Пример 2. Деструктирующая способность штамма Ochrobactrum pseudintermedium ВКПМ В -11713 при различных температурах.

Для эффективной деструкции метанола штаммом Ochrobactrum pseudintermedium ВКПМ В-11713 был проведен эксперимент по подбору оптимальной температуры, при которой превращение целевого загрязнителя была бы максимальным. Результаты эксперимента представлены на фигуре 2.

Как видно на фигуре 2, максимальная деструкция загрязнителя при концентрации его в стоке, равной 354 мг/дм³, наблюдалась при температуре 27°С.

Согласно представленным в таблице 3 данным содержание бензола в сточной воде после биологической очистки в условиях иммобилизации бактериальных клеток Ochrobactrum pseudintermedium ВКПМ В-11713 снизилось на 57% масс., тогда как в условиях отсутствия иммобилизации данный показатель составил 85% масс. Исходя из полученных результатов рекомендуется проводить биологическую очистку бензолсодержащих стоков в условиях неиммобилизованных бактериальных клеток Ochrobactrum pseudintermedium ВКПМ В-11713.

Способ очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств от бензола, характеризующийся тем, что осуществляют деструкцию бензола с использованием иммобилизованных клеток штамма Ochrobactrum pseudintermedium ВКПМ В-11713 при концентрации бензола не более 350 мг/дм³ в случае иммобилизации клеток или без иммобилизации клеток.