Способ очистки подсланцевых сточных вод от нефтепродуктов

 

Изобретение относится к биотехнологии, касается способов биохимической очистки воды, содержащей нефтепродукты, и может быть использовано на станциях биологической очистки сточных вод. Цель изобретения - повышение качества очистки воды от нефтепродуктов за счет введения в сооружения с активным илом культур микроорганизмов, обладающих высокой нефтеокисляющей активностью, хорошей физиологической совместимостью. Способ заключается в том, что в качестве ассоциации используют смесь специально селекционированных штаммов бактерий RHODOCOCCUS ERYTHROPOLIS ВКПМ В-3078 (36а-1), RHODOCOCCUS LUTEUS ВКПМ В-3077 (25) и MICROCOCCUS FLAVUS ВКПМ В-3079 (53) при следующем соотношении культур: (0,5-1,5):(0,5-1,5):(0,5-1,5). 6 табл.

C0lO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19> (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г..;" лужиц

::.. (tNi3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4280617/31-13 (22) 09.07.87 (46) 15.07.89. Бюл. У 26 (71) Киевский технологический институт пищевой промышленности и Институт микробиологии и вирусологии им. Д.К.Заболотного (72) Т.М.Клюшникова, Г.Ф.Смирнова, С.JI.Êóáåðcêàÿ, А.Т.Слабоспицкая, В.С.Залевский, Т.П.Касаткина и Г.С.Елисеева (53) 663.15 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 925875, кл. С 02 F 3/34, 1980. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОДСЛАНЦЕВЫХ

СТОЧНЬБ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ (57) Изобретение относится к биотехнологии, касается способа биохимиИзобретение относится к биотехнологии и касается способа биохимической очистки воды, содержащей нефтепродукты, и может быть использован на станциях биологической очистки сточных ВОде

Цель изобретения — повъппение качества очистки воды от. нефтепродуктов эа счет введения в сооружения с активным илом культур микроорганизмов, обладающих высокой нефтеокисляющей активностью, хорошей физиологической совместимостью как между отдельными культурами, так и со спонтанной микрофлорой активного ила.

Способ очистки воды от нефтепродуктов заключается в том, что в àïïà. (Я) 4 С 12 N1/20,,С 02 F 3/34// (С 12 N 1/20, C 12 R 1:01, С 12 R 1:27) 2 ческой очистки воды, содержащей нефтепродукты и может быть использован . на станциях биологической очистки сточных вод. Цель изобретения — повышение качества очистки воды от нефтепродуктов за счет введения в сооружения с активным илом культур микроорганизмов, обладающих высокой нефтеокисляющей активностью, хорошей физиологической совместимостью. Способ заключается в том, что в качестве ассоциации используют смесь специально селекционированных штаммов бактерии Rhodococcus erythropolis

BKIIM В-3078 (Зба-1), Rhodococcus

luteous ВКПИ В-3077 (25) и Micrococcus flavus BKIIM В-3079 (53) при следуюре» соотношении культур: (0,51,5):(0,5-1,5):(0,5-1,5). 6 табл. рате для аэробного культивирования происходит окисление нефтепродуктов активным илом с добавлением углеводородокисляющих микроорганизмов.

Согласно изобретению, углеводородокисляющие микроорганизмы вводятся в культуральную жидкость в виде ассоциации, состоящей иэ культур Rhodococcus erythropolis, Rhodococcus luteus u Micrococcus flavus, которые вводят в количестве не менее 10 млн клеток на 1 r абсолютно сухих веществ активного или при соотношении культур (0,5-1,S):(0,5-1,S):(0,5-1,5).

В качестве составных ассоциаций используют чистые культуры Rhodococcus erythropolis ИМВ Зба-1, R.lufeus

ИМВ 25 и Micrococcus flavus ИМВ 53, 1493666 и эадепонированные соответственно

«с»< номер,<ми: В К11М В-3078, В-3077, В-3070.

Культуры-деструкторы выделены из нефтесодержащих (подсланевых) сточных вод речных судов.

Каждый из штаммов получен методом накопительной культуры, т.е. многократных пассажей на минеральной среде Г1юнца с нефтепродуктами подсланцег<ь<х вол в качестве единственного источника углерода. Выращивание проводили в колбах на качалках при

220 об/мин,объем среды — 100 мл, кон- 15 центрация нефтепродуктов — 1%.

11олученные штаммы имеют следующие свойства. Rhodococcus 1«Ее«в шт.25.

Грамположительные азробные палочки, неподвижные, часто образуют мицели- 20 альные формы,каталазоположительные, некислотоустойчивые. В мазках 16часовой культуры, выросшей на мясопе«тон«ом агаре (MIIA) и сусло-агаре (СЛ) клетки палочковидные (0,6-1,6х 25 х3,0-6,0 мкм)прямые или слегка изогнутые, расположенные под углом или палисадон«дно. С возра". том они распадаются на кокковые клетки. На МПА и СА рост обильный, маслянистый или 30

=л«зистый, интенсивно желтого цвета, и," м <нерапьной среде, с нефтепро«, ;тамг< — гряз«о-желтого цвета,, Кул<>тура «одкисляет среды с араби«озой, глюкозой, маннозой, фрукто 35 зой, сахароз >й, маннитом, сорбитом, глицерином. Ус<заива<ат натриевые соли л«монной, м<лоч«ой, уксусной, пиров««оградной >< янтар«ой кислот. Не ис!<о<<ьэу< т <<<- < <<т, лактс зу, мальтоэу, рафф«нозу, ;>ам«о <у, î< -м< т«л-Д-глюкозид, салицин. Хорошо растет в при<.утствии

5%-«.>è Г<аС1. Растет при. рН 6,0-9,0, опт»« и — 7,0. Не обл дает ><«трат- 45 ре<,уктазо« « п-н«трофенолоксидпэ..й.

Растет в т<.-мператур«ых пределах

4-30 С, о«г«<<альнзя температура о, 23-2-6 С. Скорость генерации ок >ло 8.

1<)з амм яра<;«те я на огариэова><н< <х

50 средах М«>««а .:<ли Бушнелл-Хааса следующего с<>става: <..реда Мюнца (г/л водо«рог<о,<нг>й воды):

Г)О 1 0 )1 404

Г г 711Р<-<, — <-1,< > >

VH7tО О 1(< N-С1 1>0

Среда Бушнелл-Хааса (г/л водопроводной воды):

«гНРО4 1 О НН РО4 1 >0

Г)Н Г)0. - 1,0; MgSOа 0>2

СаС1 — 0,002.

В качестве источника углеводорода вносится 1% нефтепродуктов подсланевых вод. Пересев — два раза в год. Размножение производится на этих же жидких средах.

Rhodococcus erythropolis шт.36а-1.

Граммположительные палочки, расположенные единично, иногда палисадовидно, часто V-образно, с возрастом распадающиеся на кокковидные элементы, неподвижные, некислотоустойчивые.

На MI1a и СЛ колонии гладкие, блестящие с ровными краями или слизистые, стекающие, телесной или кремовой окраски. При культивировании на различных средах наряду со слизистыми могут образовываться гладки блестящие ил« матовые, а также сухие, слегка складчатые колонии. Размер клеток

3-5 мкм.

Культура подкисляет среды с глюкозой, ма«позой, фруктозой, сахарозой, сорбитом или глицерином. Усваивают Na-соли лимонной, молочной, уксусной, янтарной и пировиноградной кислот. Не гидропизует ксантин, крахмал, казеин и желатин, образует уреаэу ° каталазу, п-нитрофенолоксидазу, восстанавливает н«траты в нитриты.

Усваивает бензойную кислоту. Выдерживает содержание в среде NaC1 до 7%.

В факторах роста не нуждается. Оп<> тимальная температура 28 С, содержание Г + Ц в ДНК -61-67 мол.%. Условия хранения, оптичальныг среды для кра«ения, получения производственного и посевного культур такие же, как для Rhodococcus lut< us шт.25.

Micrococcus flavus шт.53. Клетки шаровидные, 08-1,0 мкм, одиночные и соединены в пары, по три-четыре в ряд или непрзвильные бесформенные комплексы. Неподвижные, граммположитепьные. Культура окрашена в желтый цвет, колонии выпуклые, гладкие, блестящие. Хемоорганотрофы. Г1етабол«зм строго дыхательный. Растет на средах хорошо,,сваивает минеральный азот и аминокислоты как источник азотного питания. Желатнну разжижает

1493666

П р е р 2. При общих условиях культивирования, приведенных выше, 5р очистку осуществляют при концентрации инокулянта 1О млн клеток на 1 r

АСВ ила и различных соотношениях культур в ассоциации.

Иэ табл.4 видно, что наилучшие

55 показатели очистки воды от нефтепродуктов достигаются при соотношениях культур в ассоциации н пределах 0,51,5. Увеличение диапазона колебания соотношения культур ассоциации не быстро, молоко свертывает и пептонизирует: индол не продуцирует, нитраты не восстанавливает. Метаболирует глюкозу и лактозу с образованием кислоты, не усваивает сахарозу, глице5 рин и маннит, крахмал не гидролизует.

Растет при концентрации NaCl до 57.

Температурный оптимум 25 С. Содержание Г+Ц в ДНК 68 мол.X. Условия полу- !О чения и хранения аналогичны предыдущим °

Чувствительность к антибиотикам изучена с использованием бумажных дисков, содержащих стандартные концентрации пенициллина, тетрациклина, левомицетина, полимиксина, мономицина, олеандомицина, эритромицина, ампициллина, метициллина, стрептомицина, данные представлены в табл.1.

Получение инокулянта осуществляется путем смещения отдельно выращенных ассоциантов. Конкретно процесс получения инокулянта для производственных нужд заключается н следующем. 25

Культура, хранящаяся на косяке, высевается на жидкую минеральную среду

Мюнца с 1/ нефтепродуктов подсланцевых вод и выращивается в условиях периодического культивирования на ЗО качалках. Затем культура засевается в ферментер на ту же среду с 0,37 нефтепродуктов подсланевых вод. Смещение отдельных накопительных культур ассоциантов осуществляли непосредственно перед внесением в аэро-

35 тенк с соответствующим контролем плотности бактериальной суспензии. l

В производственных условиях н течение 3 месяцев наблюдения нысенаемость

40 культур из производстненной культуры активного ила практически не менялась, что свидетельствует об устойчивости их к спонтанной микрофлоре.

Максимальная деструктивная актив45 ность по нефтепродуктам подсланевых вод для каждого штамма приведена в табл.2 — периодическое культивирование, концентрация нефтепродуктов

1,0 г/л, продолжительность опыта

4-5 сут.

Исследования на натуральных сточных водах представлены в табл.3.

Периодическое культивирование, исходная концентрация нефтепродуктов, — 0,72 г/л, продолжительность опыта — 3 сут.

1 I

Таким образом, за счет использования ассоциации селекциониронанных микроорганизмов с активным илом при, прочих равных условиях достигается новый положительный эффект — более глубокое окисление нефтепродуктов, т.е. более глубокая очистка.

Результаты испытаний способа очистки приведены в табл.3-5.

Очистку воды осущестнляют при различной плотности инокулянта клеток чистых культур по отношению к активному илу,различных соотношениях культур в предлагаемой ассоциации.

Активный ил, используемый в опытах, отбирают из аэротенков, поддерживают его концентрацию в культиваторах

1,5 г/л + 101.

На очистку подают натуральные подсланцевые воды после отстаинания, основным загрязняющим компонентом которых являются нефтепродукты, применяемые на судах (дизельное топливо, масла, смазки и др.) в количестве 80-100 мг/л. Культивирование осуществляют в проточном режиме с коэффициентом разбавления 0,08 ч . Концентрация растворенного кислорода в культиваторах поддерживается в пределах 0,5-1,5 мг/л, температура очищаемой жидкости 20-22 С, рН 6,8-8,5.

Пример 1. При соблюдении приведенных выше общих условиях опыта культивирование осуществляют при разной плотности инокулянта чистых культур (5, 10, 15,20 млн клеток на

1 г АСИ активного ила) и количественном соотношении культур в ассоциации 1:1:1. Из данных табл.3 видно, что при концентрации клеток 5 млн на

1 г АСВ ила показатели очистки при внесении ассоциации близки к полученным с использованием только активного ила. При концентрации клеток

10,15,20 млн на 1 r АСВ ила достигнуты примерно одинаковые результаты по глубине очистки воды от нефтепродуктов.

1493666

Т ° блиц ° 1

Зо>п> чувствительности ятаммов к .антибиотикам» el

Т l l

1 T I ли- Левомн- Тетра- понтцетин цик- тролвнмй лин

° ан- Ноиомн- Нети>о - ции цил

II лин

Стрел томнцин

0 3 19,4 0

08 167 0

17,4 14,7 17,3 15,4 0>8 0

182 161 154 184 05 0

24, 5 19, 1

23,1 18,4

20 ° 1 20,3

36а-1

17>9 15,2 18,2 17rl 1,0 0 2,2 17,4 0

Таблица2

Деструкции нефти инокулатом, состоая>о> ив селекционированимх ятаммов в различиях сочетаниах (Й от исхолнога количества, среднее на трех проб) Скороств окисление ° мг/г. ч

Инокулат

° р пп но продуктов фракции окисИНВ ИНВ 1!Нп

Зба-1 25 53

6,7

S,d

8,3

6,2

7,9

5,6 l3,4

3,2

3,5

5,!

3,6

4 8

5,2

5,8

39>45

44,29

61,34

47,61

59,37

60,43

69,12

35,41

38,44

55,23

41,47

52,48

56,6

63>5

32>11 !

7,!6

23,44

9,34

27, 18

12,41

38 ° 7 дает существенного положительного эффекта углубления очистки воды от нефтепродуктов по сравнению с контролем-процессом, осуществляемым по известной технологии. В соотношении

I культур, лежащем в пределах (0,51,5):(0,5-1,5):(0,5-1,5), результаты очистки следует считать оптимальными. 10

Пример 3. В аэротенке опытнопромьппленной установки по очистке судовых нефтесодержащих (подсланцевых) вод станции объемом 12 м осуществляется очистка натуральных заг- 15 ряэненных вод судов. Подача воды осуществляется с коэффициентом разбавления 0,126 и 0,167 ч, концентрация нефтепродуктов в поступающей воле

80-100 мг/л, концентрация активного ила 1,5 r АСВ/л, аэрация пневматическая с расходом воздуха 30 м /м обрабатываемой воды, температура культивирования 18-20 С, рН 6,8-8,5.

В табл.5 приведены усредненные 25 результаты очистки известным способом, полученные в течение 5 сут наблюдения работы станции в штатном режиме очистки подсланцевых вод и обобщенные на 1,5 мес данные,,полученные 30 после введения в аэротенк предлагаемой ассоциации в соотношении 1:0,5:

:1,5 и концентрацией 10 млн клеток на 1 г АСВ активного ила. Отбор проб очищенной воды на анализ осуществляли на вторые сутки после введения ассоциации культур нефтеокисляющих микроорганизмов.

Иэ данных табл.6 видно, что применение способа позволяет увеличить глубину очистки воды от нефтепродуктов в условиях реального производства.

Формула изобретения

Способ очистки подсланцевых сточных вод от нефтепродуктов путем окисления активным илом в присутствии ассоциации углеводородсодержащих микроорганизмов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения качества очистки, в качестве ассоциации микроорганизмов, используют штаммы бактерий Rhodococcus t rythropolis BKIIM В-3078, Rhodococcus lufeus BKIIM В-3077 Мдсrococcus flavus BKIIM В-3079 при следующем их соотношении: (0,5-1,5):(015-1,5):(0,51,5). ов 4роматичес Смолистмх ра- ких углево- вацеств дородов я асфалвтеаов

1493666

Та блиц а 3

Окисление нефтепродуктов в сточных водах при инокуляции их илом, ассоциацией бактерий и их смесью

Окисленные нефтепродукты, г/и

Скорость окисления мг/г. ч

Инокулят

Остаточные нефтепродукты, г/л

Окисленные нефтепродукты, 7

0 2434+0,0!

0,4766+0,01 66,2+6,15 6,6

0,2204+0,01

D,4996+0,01 69,4+3,52

6,9 и ассоциация микроорганизмов 0,0929+0,01 0,6271+0,0l 87,1+5,02

8,8

Таблица4

Влияние концентрации введенного инокулята на качество очистки воды активным илом

Исходное

Концентрация

Концентрация инокулята/мпн клеток на 1 r

АСВ активного содержание нефтепродуктов, мг/л остаточных нефтепродуктов, мг/л ила

5 l0

201

Без инокулята

Таблица 5

Соотношение компонеktToB в dccoUèàèÿè

Исходное содержание нефтепродуктов, мг/л

О 5 1 1 5

1:0,5:1,5

О,э:1:0,5

1,5:1:0,5

0,3:1:1,5

1,6:О,3:1,6

Известный способ

80-100

II

Активный ил

Ассоциация микроорганизмов

Активный ил

80-100

80-100

80-100

80-100

80-100

5,7-6,!

0,9-1,4

1,0-1,5

1,0-1,4

7,3-9,4

Концентрация остаточных нефтепродуктов, мг/л

1 2-1,4

1,0-1,4

0,9-1,3

4,9-6,1

5,4-6,

6,8-8,9

1493666

Таблицаб !

Проверка предлагаемого способа в производственных условиях

Способ очистки

0,126ч 0,167ч

12,6

1,5

7,3

1,0

Известный 80-100

Предлагаемый 80-100

Составитель З.Фалунина

Редактор М.Товтин

Техред А.Кравчук Корректор М.Демчик

Заказ 4066/28 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óèãîðîä, ул. Гагарина,101

Исходное содержание нефтепродуктов, мг/л

Концентрация остаточных нефтепродуктов, мг/л, при режимах разбавления