Способ очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения

Способ очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения

Реферат

Изобретение относится к экологической биотехнологии и может быть использовано для очистки водной поверхности от нефтяного разлива в сокращенные сроки. Способ включает внесение в нефтезагрязненную воду консорциума микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ 5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ 5.3/2 в виде культуральной жидкости с общим титром не менее 10⁸ КОЕ/мл, осуществление аэрации в водоеме для поддержания жизнедеятельности аэробных микроорганизмов-нефтедеструкторов за счет принудительного забора нефтезагрязненной воды с помощью насоса и распределения ее методом дождевания по поверхности водного объекта. Способ позволяет эффективно производить очистку водной поверхности при высоком содержании нефти или нефтепродуктов в воде в сокращенные сроки.

Изобретение относится к экологической биотехнологии и может быть использовано для очистки водной поверхности от нефтяного разлива в сокращенные сроки.

Известен способ очистки почв, грунтов и поверхностных вод с помощью биологически активной композиции, которая включает ассоциацию нефтеокисляющих бактериальных культур Pseudoamycolata halophobica ВСБ-753, Kibdelosporangium aridum ВСБ-754, Acinetobacter oleovorum ВСБ-712, Rhodococcus erytropolis HX7 в объемном соотношении 1:1:1:1, торф и комплексное минеральное удобрение [1]. Недостатком указанного способа являются значительные материальные затраты на минеральное удобрение, используемое в качестве источника питания для нефтеокисляющих бактерий и торф для приготовления компостов, который служит носителем для углеводородокисляющих микроорганизмов.

Известен биопрепарат, представляющий искусственно созданный консорциум культур микроорганизмов, включающий биомассу культур бактерий Rhodococcus equi Р-72-00, дрожжевого гриба Rhodotorula glutinis 2-4 М, мицелиального гриба Trichoderma lignorum ВКПМ F-98 и микроводорослей Chlorella vulgaris Beijer. для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов [2]. Недостатком данного биопрепарата является трудоемкость и дороговизна его получения, связанные с необходимостью выращивания каждой монокультуры по отдельности на индивидуальной питательной среде, большинство из которых содержат такой дорогой компонент, как сахароза.

Наиболее близким техническим решением является способ очистки водных поверхностей от нефтяного загрязнения с помощью консорциума микроорганизмов Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1 и Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3 [3] (прототип). Недостатком известного способа является невысокая скорость очистки водной поверхности от нефтяного загрязнения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности очистки воды от нефтяного загрязнения за счет уменьшения длительности периода рекультивации, что очень важно в регионах с холодным климатом.

Поставленная задача решается путем использования для процесса очистки воды природного консорциума аэробных нефтеокисляющих микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ 5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ 5.3/2 и аэрации водного объекта. Указанный естественный консорциум бактерий выделен из серой лесной почвы, загрязненной дизельным топливом, и хранится в Коллекции микроорганизмов Уфимского Института биологии РАН; составляющие его штаммы депонированы во Всероссийскую коллекцию микроорганизмов.

Характеристика штамма Acinetobacter sp. ИБ ДТ 5.1/1 (VKM B-2753D).

Клетки штамма грамотрицательные, неподвижные, толстые, короткие палочки, встречаются кокковидные одиночные или сдвоенные, размножаются делением: перетяжка и перегородка. Аэробные, каталазоположительные, оксидазоотрицательные. Индол, сероводород не образуют; желатину не разжижают; нитраты не восстанавливают. Из источников углерода ассимилируют: глюкозу, сахарозу, галактозу, маннозу, раффинозу, крахмал, сорбит, глицерин. На МПА образуют белые гладкие блестящие колонии, профиль равномерно возвышающийся, край ровный, диаметр 2,0-2,5 мм. Способны окислять углеводороды нефти. Растут в пределах температур 6-30°C, при pH среды 5,8-7,8. Непатогенны. Штамм хранится на скошенном мясопептонном агаре и в лиофилизированном состоянии при температуре +4°C.

Характеристика штамма Ochrobactrum sp. ИБ ДТ 5.3/2 (VKM B-2754D).

Клетки штамма грамотрицательные плеоморфные одиночные палочки, с возрастом укорачивающиеся до кокков. Аэробные, каталазоположительные, оксидазоотрицательные. Индол не образуют, желатин не гидролизуют, крахмал не разлагают. Метаболизм окислительного типа. Хорошо ассимилируют сахарозу, фруктозу, мальтозу, лактозу, ксилозу, маннит, маннозу, арабинозу, L-рамнозу, глицерин. При выращивании на глюкозе образуют газ. Усваивают аспарагин, аргинин, аланин; слабо усваивают валин, лизин. Потребляют цитраты в качестве единственного источника углерода. Реакция Вогес-Проскауэра отрицательная. На плотных питательных средах образуют круглые, матового цвета плоские гладкие непрозрачные колонии, по краям менее плотные, чем в центре. Способны окислять углеводороды нефти. Растут в пределах температур 6-30°C, при pH среды 5,8-7,8. Не растут на среде с 6% NaCl. Непатогенны. Штамм хранится на скошенном мясопептонном агаре и в лиофилизированном состоянии при температуре +4°C.

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 Acinetobacter sp. ИБ ДТ 5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ 5.3/2 их совместно выращивают на жидкой питательной среде следующего состава, г/л: Na₂CO₃ - 0,1; CaCl₂ - 0,01; MnSO₄⋅7H₂O - 0,02; FeSO₄⋅7H₂O - 0,02; NaH₂PO₄ - 1,5; K₂HPO₄ - 1,0; MgSO₄⋅7H₂O - 0,2; NH₄NO₃ - 2,0; вода водопроводная - 1000 мл. В качестве единственного источника углерода используют дизельное топливо. Процесс культивирования проводят непрерывно или периодически при температуре 18-20°C в аэробных условиях до достижения общего титра микроорганизмов в культуральной жидкости не менее 10⁸ КОЕ/мл.

Пример 1. В стеклянные емкости объемом 10 л вносят 6 л водопроводной воды, 0,5 л сырой нефти Восточно-Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения и 200 мл суспензии консорциума микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ 5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ 5.3/2 с титром 1,2⋅10⁸ КОЕ/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 качестве контроля используется емкость, в которую внесено аналогичное количество воды, нефти и суспензии консорциума микроорганизмов Bacillus brevis ИБ ДТ 5-1 и Arthrobacter species ИБ ДТ 5-3 с титром 1,2⋅10⁸ КОЕ/мл. Эксперименты проводят при температуре 20°С, остаточное содержание нефтепродуктов в воде определяют весовым методом. Степень очистки воды от нефти за 5 суток эксперимента при использовании предлагаемого консорциума микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ 5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ 5.3/2 составила 98,8%, а при применении консорциума по прототипу - 89,2%.

Пример 2. После аварии содержание нефти в непроточном болоте на территории Пуровского района Ямало-Ненецкого автономного округа составило 14,58%. Дневная температура в ходе рекультивации составляла 14-20°С. Аэрация водного объекта достигалась принудительным забором воды при помощи насоса марки VXm 10/50 и подачи, и распределения ее через систему трубопроводов на поверхность загрязненной пленкой нефти воды. Однократное внесение культуральной жидкости консорциума микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ 5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ 5.3/2 с титром 1,8⋅10⁸ КОЕ/мл снизило количество загрязнителя через четыре недели до 0,4%. Степень биодеструкции нефти при использовании консорциума микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ 5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ 5.3/2 составила 97,3%

Таким образом, представленные результаты свидетельствуют об эффективности предлагаемого способа, позволяющего производить очистку водной поверхности при высоком содержании нефтяного загрязнения в сокращенные сроки. Реализация предлагаемого способа на реальных водных объектах не вызывает каких-то трудностей и определяется лишь наличием бактериальной культуры и насосного оборудования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Патент РФ №2270808, кл. C02F 3/34, В09С 1/10, 2006.

2. Патент РФ №2465217, кл. C02F 3/34, C12N 1/26, 2012.

3. Патент РФ №2241032, кл. C12N 1/20, C02F 3/16, C02F 3/34, 2004.

Способ очистки водной поверхности от нефти и нефтепродуктов с помощью бактериальной культуры, отличающийся тем, что в качестве бактериальной культуры используют консорциум природных штаммов аэробных нефтеокисляющих микроорганизмов Acinetobacter sp. ИБ ДТ 5.1/1 и Ochrobactrum sp. ИБ ДТ 5.3/2 в виде культуральной жидкости с общим титром микроорганизмов не менее 10⁸ КОЕ/мл культуральной жидкости, при этом процесс очистки осуществляют при помощи аэрации водного объекта.