Способ биохимической очистки сточных вод от метанола

 

1 .СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЬК ВОД ОТ МЕТАНОЛА,включающий нейтрализацию последних ортофосфорной кислотой, обогащение источниками азота и последующую обработку микроорганизмами , отличающийся тем, что, с целью удешевления и ускорения процесса при аналогичйой степени очистки, в качестве микроорганизмов используют Methylomonas metha nica Da. 2.Способ по п. 1, о т л И ч. а ю щ и и с я тем, что нейтрализацию ортофосфорной кислотой осуществляют . до.рН 6,0-7,0. 3.Способ по пп. 1 и 4, о тли - . чающийся тем, что обработку сточных вод микроорганизмами ведут при 20-37С..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5р 4 С 02 F 3/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3589002/23-26 (22) 06.05.83 (46) 15.05.88. Бюл. Ф 18 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского (72) П.И. Гвоздяк, А.Д. Денис, Н.Ф. Могилевич, М.Б. Цинберг, Н.И. Грищенко и О.Н. Ерзикова (53) 628.356(088.8) (56) Подгорский В;С. Физиология и метаболизм метанолусваивающих дрожжей.

Киев, "Наукова Думка", 1982, с. 150.

Авторское свидетельство СССР

В 963960 ° кл. С 02 F 3/34, 1982. (54) (57) 1. СПОСОБ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТ.—

КИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ МЕТАНОЛА, включающий

ÄÄSUÄÄ 1150892 нейтрализацию последних ортофосфорной кислотой, обогащение источниками азота и последующую обработку микроорганизмами, отличающийся тем, что, с целью удешевления и ускорения процесса при аналогичиой степени очистки, в качестве микроорганизMoB H no BBym Methylomonas methanica

D), 2. Способ по п. 1, о т л и ч. аю шийся тем, что нейтрализацию ортофосфорной кислотой осуществляют . до,рН 6,0-7,0.

3. Способ по пп. 1 и 4, о т л и— ч а ю шийся тем, что обработку сточных вод микроорганизмами ведут при 20-37 С.

1150892

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, в частности к микробиологическим способам, и может быть использовано для очистки от ме5 танола промысловых сточных вод, образующихся при добыче и переработке природного сероводородсодержащего газа.

Известен способ культивирования 10 микроорганизмов с использованием в качестве углерода метанола. Пока. зана возможность роста дрожжей различных видов на метанолсодержащей среде. 15

Наиболее близким.но. технической сущности и достигаемому результату является биохимический способ очистки сточных вод от метанола.

Способ осуществляют путем культи- 2р вирования дрожжевой культуры Hansenula polymarpha на метанолсодержащем стоке, образующемся при добыче и переработке сероводородсодержащего природного газа, что дает возможность 25 очистить данные сточные воды от метанола. Согласно известному способу, очистку метанолсодержащих сточных вод осуществляют дрожжами при температуре 36-38 С в среде, нейтрализо- 30 о ванной ортофосфорной кислотой до уровня рН 3,9-4,0 и обогащенной микроэлементами, источниками азота и витаминами. Очистка сточных вод известным способом позволяет получать воду, 35 содержащую следовые количества метанол а.

Недостатком метода являются зна-. чительные расходы концентрированной ортофосфорной кислоты, микроэлементов 4р и витаминов, необходимых для создания питательной среды, благоприятной для развития метанолутилиэирующей культуры. Так, при суточном объеме промысловых стоков 2000 м требуется для 45 нейтрализации 3 м концентрированной ортофосфорной кислоты свыше 250 кг микроэлементов, 3,6 кг тиамина и

40 г дестибиотина. К недостаткам известного способа относится и низкая скорость разбавления - 0 5 л/ч: 5 л =

О, 1 ч, что требует значительных объемов очистных сооружений, так как время пребывания воды в сооружении . 10 ч.

Целью изобретения является удешевление и ускорение процесса очистки при аналогичной степени очистки.

Поставленная цель достигается тем, что сточные воды, содержащие метанол, нейтрализуют ортофосфорной кислотой, обогащают источниками азота и после- дующую обработку осуществляют микроорганизмами Methylomonas methanica

Dy, предпочтительно нейтрализацию сточных вод ведут до значения рН

6,0-7,0, обработку сточных вод микроорганизмами ведут при температуре

20-37 С.

Штамм Methylomonas methanica Dg получают селективным путем из .реальных метанолсодержащих сточных вод.

Для реализации способа проводят выделение метанолусваивающей культуры. Для этого почву, взятую на территории завода по производству метанола, помещают в вертикальную стеклянную воронку и пропускают через нее промысловую метанолсодержащую сточную воду, первоначально разбавленную питательной средой до концентрации метанола в стоке 1 r/ë. Используют минеральную среду, содержащую, г/л: К НРΠ— 1,0; MgSOq 7Н, Π— 0,5;

NaCl — 0,2; FeS0q ° 7Н О-О,ОЗ; NHqN0>0,5; рН вЂ” 7,0. Постепенно .увеличива ют концентрацию метанола в среде до

10,0 r/л, уменьшая разбавление реаль-. ного стока питательной средой. Увеличение концентрации метанола в стоке производят при достижении полной утилизации его из стока предыдущего разбавления. На этапе подачи сточной воды, содержащей 10,0 г/л метанола и отсутствии его в выходящем из колонки стоке, проводят выделение чистой .культуры бактерий путем высева .содержимого колонки на агаризованную минеральную питательную среду приведенного состава и содержащую

2,0 г/л метанола. В стационарных условиях культура потребляет метанол в более низких концентрациях, чем при вырацивании ее при непрерывном протоке. Рост микроорганизмов на среде с 2,0 г/л метанола свидетельствует об утилизации его культурой, поскольку метанол является единственным источником углерода.

Выделенную культуру Methyl omonas

methanica D используют для очистки от метанола промысловых сточных вод газодобывающей промышленности.

Пример . Способ очистки сточных вод от метанола с помощью Mehtylomonas methanica Пв осуществляют

1150892 на ферментере по непрерывному культивированию микроорганизмов емкостью

5 л. Очистке подвергают сточные воды, получаемые при добыче и переработке сероводородсодержащего природного газа, содержащие 50,0 г/л метанола.

Для засева ферментера используют биомассу микроорганизмов, выращенную в колбах Эрленмейера на качалке на жидкой синтетической среде, содержащей метанол в концентрации 5,0 г/л.

Высев культуры в аппарат непрерывного культивирования проводят на сточ- 15 ной воде, первоначально разбавленной синтетической средой до концентрации метанола в стоке 10,0 г/л. Постепенно увеличивают концентрацию. метанола в сточной воде до 50,0 г/л, уменьшая разбавление ее синтетической средой.

Концентрацию ортофосфорной кислоты в сточной воде поддерживают на уроине 0,4 мл/л,рН 6,5. После достижения концентрации сырой биомассы 35+5 г/л 25 выращивание бактериальной культуры проводят при протоке сточной воды с коэффициентом разбавления 0,2 ч, что соответствует времени пребывания очищаемого стока в сооружении

-5 .ч.

В течение 10 сут. непрерывного выращивания культуры на метанолсодержащем стоке биомасса бактерий стабильно удержится на уровне 37+2 г/л, что свидетельствует о высокой сте35 пени утилизации метанола микроорганизмами. При этом очищенная сточная вода содержит метанол в следовых концентрациях. 40

Для определения граничных значе-ний температурного режима процесса усваивания метанола и зависимости этого процесса от значения среды проводят опыты по выращиванию <ЫР45 ганизмов в лабораторных условиях при использовании периодического культивирования.

Как показывает исследование — оп- . тимальной исходной концентрацией, практически полностью утилизируемой

Methylomonas methanica Dg в течение

48 ч в условиях периодического куль-. тивирования, является концентрация метанола 1000 мг/л. На этой концентрации проводят изучение влияния рН среды и температуры выращивания культуры на интенсивность потребления метанола, Выбирают период выращивания культуры в течение 48 ч, потому, что при более длительном культивировании с интенсивным перемешиванием увеличивается вероятность выноса большего количества спирта из среды, Результаты опытов но изучению влияния рН среды и температуры на скорость потребления метанола культурой Nethylomonas methanica Dg представлены в таблице.

Из таблицы следует, что оптимальным значением рН среды для утилизации метанола является нейтральное и слабокислое — рН 6,0-7,0. При рН 5,0 замедляется рост и утилизация метанола культурой. По истечении 48 ч культивирования в среде выращивания остается 600 мг/л метанола. Слабощелочное значение среды (рН 8 ° О) также неблагоприятно для полного потребле-. ния бактериальной культурой метанола: в среде выращивания остаточная концентрация спирта составляет 180 мг/л.

Выращивание культуры при. различных температурных режимах показывает, что культивирование микроорганизмов при 20-37 С обеспечивает утилизацию метанола .бактериями до следозых количеств или полного отсутствия метанола в среде. При температурах ниже

20 С процесс утилизация метанола культурой существенно замедляется и за

48 ч выращивания бактериями потребляется только 450 мг метанола из 1 г о среды. При температурах выше 37 С культура не растет и не утилиэирует метанол и в среде остается практически весь спирт.

Проведенные исследования показы- вают,-что оптимальной температурой для роста, а значит и потребления метанола, поскольку он служит единственным источником питания, культурой

Methylomonas methanica Dg, является температура 30-32 С. Нри этой температуре метанол полностью утилизируется культурой и максимально накапливается бактериальная биомасса.

Как следует из приведенных данных, предлагаемый способ микробиологической очистки позволяет очищать сточные воды, содержащие высокую концентрацию метанола — 5X. При этом -метанол полностью утилизируется бактериями,и в очищенной воде его ие содержится или остаются следовые концентрации.

Использование данного штамма в про1150892

Биомасса, ед. опт. плоти.

Остаточная

Опыт

Условия опыта концентрация метанола через

48 ч выращивания, мг/л концентра- рН ция метанола, мг/л

0,09

4,0

880

1000

0,13

600

1000

5,0

0,59

6,0

1000

0 55

7,0

1000

0,36

180

8,0

1000

0,17

550

1000

6,0

0 50

20

1000

6,0

0,52

6,0

1000 следы

920

6,0

1000

Тираж 854 Подписное

ВНИИПИ Заказ 3384

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мышленности позволит освободить сточную воду от метанола на локальных очистных сооружениях без предварительного разбавления стоков и таким об5 разом предотвратит попадание высококонцентрированных метанольных стоков в биосферу.

Используя штамм Nethylomonas methanica Dg взамен дрожжевой культуры 10

Hansenula polymorpha, удешевляют процесс очистки 1 м промысловых сточных вод,-поскольку, во-первых, значительно уменьшается расход ортофосфорной кислоты, идущей на нейтрализацию сто- 15 ка не до значения рН 3,9-4,0, а до рН 6,0-7,0; во-вторых, для развития и утилизации метанола штамму Nethyloшопаз methanica Dg абсолютно не требуются дефицитные и дорогие витамины: 2р тиамин и дестибиотин. Проведение очистки сточных вод при оптимальной температуре 30-32 С также будет способствовать уменьшению энергетических расходов.

Уменьшение времени пребывания сточных вод в очистном аппарате по т сравнению с известным способом в 2 раза приведет к уменьшению размеров установки, капитальных затрат на ее строительство, либо соответственно к увеличению производительности существующих установок в 2 раза °

При очистке сточных вод предлагаемым способом накапливается бактериальная биомасса, содержащая более

70% сырого протеина, т.е. больше, чем в дрожжевой культуре, используемой по известному способу.

Предлагаемый способ очистки сточных вод от метанола прошел испытания на опытной установке ВНИИПКнефтехим (r. Дрогобыч). На Оренбургском ПО

"Оренбурггаздобыча" строится полупромышленная установка по очистке от метанола сточных вод, образующихся при добыче и переработке природного сероводородсодержащего газа.