Способ очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств от нефтепродуктов

Способ очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств от нефтепродуктов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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], предлагается 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 нефтепродуктов.

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

Поставленная задача решается следующим образом. Преимуществом штамма-деструктора Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4056 (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 нефтепродуктов в сточных водах нефтехимических производств. Изобретение позволяет повысить эффективность деструкции нефтепродуктов. Полная очистка от загрязнителя осуществляется за 48 часов.

Таксономическая характеристика:

Царство: Fungi

Тип: Basidiomycota

Класс: Pucciniomycetes

Отряд: Sporidiales

Семейство: Sporidiobolaceae

Род: Rhodotorula

Вид: Rhodotorula mucilaginosa

Морфологическая характеристика: колонии от ярко-розового до красного цвета, блестящие, выпуклые, круглые с ровными краями.

Культуральная характеристика: растет на агаре Сабуро с декстрозой при 25°С.

Биохимическая характеристика: типичный аэроб, оптимальная температура для роста 24-26°С.

Экология: выделена из почвы, загрязненной нефтепродуктами.

Патогенность: частично патогенна.

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 см 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 течение суток при условиях постоянного перемешивания кокса с бактериальной суспензией при 27°С и 100-120 об/мин.

Пример 1. Очистка сточной воды производства этилбензола и стирола в условиях иммобилизованных бактериальных клеток на твердый носитель в виде кокса (эксперимент №1) и в условиях неиммобилизованных клеток. Концентрация бактериальной суспензии Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4056 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 нефтепродуктов происходит как в условиях иммобилизации бактериальных клеток, так и без нее. Однако в первом варианте наблюдается очевидное снижение содержания целевого загрязнителя с 750 до 55 мг/дм³. Неиммобилизованные клетки не могут самостоятельно улавливать молекулы нефтепродукта, поэтому процесс деструкции в этом случае затруднен.

Пример 2. Деструктирующая способность штамма Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4056 при различных температурах.

Для эффективной деструкции метанола штаммом Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4056 был проведен эксперимент по подбору оптимальной температуры, при которой превращение целевого загрязнителя было бы максимальным. Результаты эксперимента представлены на фигуре 2.

Как видно на фигуре 2, максимальная деструкция загрязнителя при концентрации его в стоке, равной 400 мг/дм³ наблюдалась при температуре 27°С.

Согласно представленным в таблице 3 данным, содержание нефтепродуктов в сточной воде после биологической очистки в условиях иммобилизации бактериальных клеток Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4056 снизилось на 92% масс., тогда как в условиях отсутствия иммобилизации данный показатель составил 16% масс. Исходя из полученных результатов, рекомендуется проводить биологическую очистку стоков, содержащих нефтепродукты, в условиях иммобилизованных бактериальных клеток Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4056.

Способ очистки сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств от нефтепродуктов, характеризующийся тем, что деструкцию нефтепродуктов осуществляют с использованием штамма Rhodotorula mucilaginosa ВКПМ Y-4056 при концентрации нефтепродуктов не более 750 мг/дм³ в случае иммобилизации клеток штамма или без иммобилизации клеток.