Способ очистки почвы и воды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами

 

Изобретение относится к средствам борьбы с загрязнениями почвы и воды нефтью и нефтепродуктами при помощи микроорганизмов. Способ предусматривает введение в загрязненную среду водной суспензии биопрепарата, содержащего нефтеокисляющие микроорганизмы, которую готовят в концентрации 0,5 - 10,0 г/л с титром 1 · 10⁸ - 1 · 10¹² кл/мл, после чего активируют нефтеокисляющие микроорганизма путем барботирования водной суспензии биопрепарата воздухом с расходом 3 - 5 м³ на 1 м³ суспензии в течение 1,5 - 2,5 ч. Способ позволяет существенно сократить период адаптации микроорганизмов при резком измерении условий их жизнедеятельности, благодаря этому уменьшается время, необходимое для очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов.

Изобретение относится к средствам борьбы с загрязнениями почвы и воды нефтью и нефтепродуктами при помощи микроорганизмов и может быть использовано, например, при ликвидации последствий нефтяных разливов.

Известен способ очистки воды и почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, предусматривающий введение в загрязненную среду микроорганизмов в виде суспензии в питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, калия и воду; в качестве микроорганизмов используют консорциум бактериальных штаммов Acenitobacter oleovorum ЦМПМ В-1878 и Acenitobacter oleovorum ВКПМ У-4091 в соотношении 10:1-1:10 по титру клеток [2].

Как показывает практика, для адаптации практически всех нефтеокисляющих микроорганизмов после внесения их в очищаемую среду, требуется значительное время, как правило 1-2 мес.

Это обусловлено резким изменением условий их жизнедеятельности как биотических, так и абиотических. В изменившихся условиях должны адекватно активироваться ферментные системы микроорганизмов, обеспечивающие клетку питанием и энергией. Процесс адаптации микроорганизмов к новым условиям жизнедеятельности существенно увеличивает общее время, необходимое для эффективной очистки объектов окружающей среды от нефти и нефтепродуктов.

Эти же недостатки присущи способу очистки объектов окружающей среды от нефти и нефтепродуктов, предусматривающему внесение в очищаемую среду микроорганизмов Aceniobacter valentis subspecies paraffinium ВКПМ В-6728 и Acenitobacter valentis subspecis paraffinium ВКПМ В-6726, или Acenitobacter valentis subspecis paraffinium ВКПМ В-6727 при температуре среды 10 - 50^oC и pH 5,5 - 8,5 [1].

В основу настоящего изобретения положено решение задачи создания такого способа очистки почвы и воды от загрязнений, при реализации которого сокращается период адаптации нефтеокисляющих микроорганизмов и тем самым уменьшается время очистки почвы и воды от нефти и нефтепродуктов.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе очистки почвы и воды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, предусматривающем введение в загрязненную среду водной суспензии биопрепарата, содержащего нефтеоксиляющие бактерии, водную суспензию готовят в концентрации 0,5 10,0 г/л с титром 1 · 10⁸ - 1 · 10¹² кл/мл, после чего активируют нефтеокисляющие микроорганизмы путем барботирования водной суспензии биопрепарата воздухом с расходом 3 - 5 м³ на 1 м³ суспензии в течение 1,5-2,5 ч.

При барботировании происходит активация ферментных систем микроорганизмов как за счет действия кислорода воздуха, так и вследствие механического воздействия. Данное обстоятельство является новым свойством (первичным техническим эффектом) заявленного объекта, возникающим в результате реализации его отличительных признаков (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы изобретения). Благодаря активации нефтеокисляющих микроорганизмов значительно (на 1-2 месяца) сокращается период их адаптации при внесении в очищаемую среду.

Заявителю неизвестным какие-либо источники информации, которые содержали бы сведения о техническом решении, адекватном заявленным отличиям и предусматривающем активацию ферментных систем микроорганизмов за счет воздействия кислорода и механических воздействий. Указанные обстоятельства позволяют, по мнению заявителя, сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень". Следует отметить, что аэрация без механических воздействий, имеющих место при барботировании, менее эффективна. Следует также указать, что барботирование при расходе воздуха менее 3 м³ на 1 м³ суспензии биопрепарата или в течение непродолжительного времени (менее 1,5 ч) не обеспечивает необходимой степени активации микроорганизмов. При подаче воздуха с расходом более 5 м³ или в течение более 2,5 ч происходит травмирование микроорганизмов и потеря их жизнеспособности.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Применен биопрепарат, содержащий консорциум нефтеокисляющих микроорганизмов: Pseudomonas putida ПИ Ко-1, Pseudomonas fluorescens ПИ-896 и Micrococcus species ПИ Ку-1 при весовом соотношении по 8 мас.% каждого микроорганизма. Указанные штаммы зарегистрированы в коллекции микроорганизмов Всероссийского института защиты растений КМЗР ВИЗР-760.

Наполнителем биопрепарата служит стерильный торф. В качестве минеральной добавки использованы диаммофос 1 мас.% и карбамид 0,5 мас.%.

Штамм Pseundomonas putida ПИ Ко-1 - мелкие короткие палочки, размеры: (0,2 - 0,3) · (0,5 - 0,8) мкм; колонии штамма круглые, гладкие, с блестящей поверхностью, слабовыпуклые, полупрозрачные, бесцветные, диаметром 3-5 мм.

Штамм Pseudomonas fluorescens ПИ-896 - мелкие короткие палочки, размеры: (0,1 - 0,4) · (0,6 - 0,7) мкм; колонии штамма круглые, гладкие, с блестящей поверхностью, слегка приподнятые в центре, желтоватые, полупрозрачные, диаметром 4 - 6 мм.

Штамм Micrococcus species ПИ Ку-1 - кокки, диаметром 0,6-1,0 мкм; колонии штамма круглые с ровным краем, желтого цвета, непрозрачные, гладкие, блестящие, диаметром 2 - 5 мм.

В емкости из нержавеющей стали вместимостью 2 м³, содержащей воду с минеральными добавками, разводят биопрепарат в концентрации 0,5 г/л, при этом получают суспензию с титром 1 · 10⁸ кл/мл. Затем осуществляют барботирование полученной суспензии путем подачи воздуха от компрессора под давлением 2 атм в течение 1,5 ч. Расход воздуха - 5 м³ на 1 м ³ суспензии биопрепарата. При этом поддерживают температуру суспензии 18-22^oC.

После завершения процесса барботирования препарат был внесен в почву на глубину до 20 см, содержащую нефть в количестве 12 г/кг грунта и соответствующее количество минеральных удобрений (источников азота, фосфора и калия), путем пролива водной суспензии при норме расхода 1 л на 1 м² загрязненной почвы, общей площадью 200 м² с pH 7,8. В течение эксперимента дневная температура была 12-24^oC. Через 90 дней концентрация нефти уменьшилась на 92%, в то время как на контрольном участке, обработанном при прочих равных условиях тем же количеством биопрепарата, но не активированного барботированием, концентрация нефти снизилась лишь на 62%.

Пример 2. Применен биопрепарат, содержащий консорциум нефтеокисляющих микроорганизмов: Pseudomonas putida ПИ Ко-1 и Pseudomonas fluorescens ПИ-896 при весовом соотношении 5 мас.% и 9 мас.% соответственно.

В качестве наполнителя использован аэросил, минеральные добавки: аммофос - 2 мас.% и карбамид - 2 мас.%. Биопрепарат разводили водой в концентрации 9 г/л, при этом титр водной суспензии составляет 1 · 10¹¹ кл/мл.

Барботирование осуществлялось при расходе воздуха - 3 м³ на 1 м³ в течение 2 ч, температура суспензии поддерживалась в пределах 20 - 22^oC. Биопрепарат был размещен на поверхности водоема, содержащего слой мазута толщиной 0,2 см, что соответствует 1,2 г/л. Температура воды в среднем составляет 15 - 17^oC, площадь загрязненной поверхности 3000 м². Расход водной суспензии биопрепарата - 500 мл/м². Через 4 месяца поверхность водоема практически очистилась от мазута (до ПДК - 0,05 мг/л). В контрольном варианте, где водная поверхность обрабатывалась тем же количеством биопрепарата (при прочих равных условиях), но предварительно не активированного барботированием, концентрация мазута снизилась до 0,440 мг/л, т.е. эффект очистки составил 63,3%.

Предложенный способ позволяет значительно сократить общее время, необходимое для очистки почвы (воды) от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, за счет уменьшения времени адаптации нефтеокисляющих микроорганизмов после внесения их в очищаемую среду. Для реализации способа использовано обычное оборудование, удобрения, которые производятся промышленным путем.

Формула изобретения

Способ очистки почвы и воды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, предусматривающий введение в загрязненную среду суспензии биопрепарата, содержащего нефтеокисляющие микроорганизмы, отличающийся тем, что готовят водную суспензию биопрепарата в концентрации 0,5 - 10,0 г/л с титром 1 · 10⁸ - 1 · 10¹² кл/мл, после чего активируют нефтеокисляющие микроорганизмы путем барботирования водной суспензии биопрепарата воздухом с расходом 3 - 5 м³ на 1 м³ суспензии в течение 1,5 - 2,5 ч.