Двостадійна біотехнологія очищення грунту і води від вуглеводнів нафти

Двостадійна біотехнологія очищення ґрунту і води від вуглеводнів нафти, яка відрізняється тим, що процес очищення середовища, забрудненого нафтопродуктами, проводять в 2 стадії: 1 рухома фракція вуглеводнів видаляється з забрудненої поверхні механічним способом з використанням гідрофобізованих матів чи інших матеріалів або обладнання, 2 - біологічне очищення залишкових вуглеводнів за допомогою біопрепарату, що дозволяє знешкоджувати плівкові, розчинні та емульговані вуглеводні. Винахід відноситься до промислової мікробіології, а саме до біотехнологій очищення ґрунту і води при поверхневому забрудненні вуглеводнями. Відомо використання біотехнологій при очищенні довкілля [1, 3-9]. Аналогом є спосіб очищення ґрунту і води від нафти і нафтопродуктів, в якому використовується виключно біологічне очищення [10-12]. Відомий також спосіб очищення довкілля виключно механічним способом з вивезенням забрудненого шару ґрунту та наступним його знешкодженням термічним способом. Недоліками зазначених вище способів є: неможливість очищення довкілля при високій концентрації забруднювача та неповне очищення довкілля і його вторинне забруднення при використанні термічного способу. Тому використання одно стадійної біотехнології є недостатнім. Окрім того, тривалий термін очищення поверхні води (10-90 діб) призводить до загибелі планктону, рибної молоді, ікри та інше [4, 7, 13-16]. Найбільш близьким за технологічною суттю до винаходу, що заявляється, є спосіб очищення ґру нту з зняттям забрудненого шару та його наступним очищенням на промисловому технологічному майданчику за допомогою біопрепарату на основі перліту та липофільного добрива [2, 3]. Спосіб передбачає зняття забрудненого шару ґрунту, його транспортування на промисловий майданчик і наступне біотехнологічне очищення. Недоліками прототипу є: - необхідність порушення родючого шару ґрунту; - неможливість очищення ґрунту при підземному забрудненні; - необхідність складного технологічного обладнання для очищення ґрунту; - тривалість очищення поверхні води не менше 28 діб при ступеню очищення до 47%. В основу винаходу поставлена задача розробки біотехнології очищення довкілля до фонових показників забруднення при застосуванні стандартного технологічного обладнання з мінімальними матеріальними та економічними затратами та поверненням частини втрачених нафтопродуктів у виробництво. (19) UA (11) 80199 (13) C2 (21) a200511347 (22) 30.11.2005 (24) 27.08.2007 (46) 27.08.2007, Бюл. № 13, 2007 р. (72) Дульгеров Олександр Миколайович, Нудьга Андрій Юрійович, Підгорський Валентин Степанович (73) ІНСТИТУТ МІКРОБІОЛОГІЇ І ВІРУСОЛОГІЇ ІМ. Д.К.ЗАБОЛОТНОГО НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ, УКРАЇНСЬКИЙ ДОСЛІДНИЦЬКИЙ ЦЕНТР ЕКОЛОГІЇ НАФТИ І ГАЗУ (56) UA 23205 A, 19.05.1998 SU 1076446 A, 28.02.1984 SU 1428809 A1, 07.10.1988 SU 1158258 A, 30.05.1985 RU 2019527 C1, 15.09.1994 RU 2023686 C1, 30.11.1994 3 80199 Задача вирішується наступним чином. Процес очищення довкілля умовно розбивається на 2 стадії. 1-а стадія: механічне (фізикохімічне) очищення забрудненої поверхні. Під час цього процесу використовується очищення поверхні від рухомої фракції вуглеводнів за рахунок застосування механічних (бездонний колодязь) або фізико-хімічних (сорбуюче гідрофобізоване волокно, модифіковані сорбенти, які після використання підлягають утилізації) методів. 2-а стадія: внесення біологічного агенту або препарату для розкладу залишкових вуглеводнів. Таке рішення дозволяє за 3-5 діб звільнити поверхню води або ґрунту від вуглеводнів на 95-98% і попередити загибель водних мешканців. Для визначення терміну, ефективності та глибини деструкції вуглеводнів провели польові дослідження на поверхні води (табл.1) та ґрунту (табл.2). Дослід на поверхні води. Забруднювач - стабільний газовий конденсат, площа забруднення - 1м2, товщина шару забруднення - 1см, вміст розчинених та емульгованих вуглеводнів у воді - 10 550мг/дм3. Сорбцію та видалення забруднювача проводили матами з гідрофобізованого базальтового волокна розміром 50×40×1см. Тривалість процесу сорбції - 1,5хв. Після сорбції в шарі води глибиною 0-30см визначали вміст розчинених та емульгованих вуглеводнів, який становив 835-850мг/дм3. В подальшому поверхню обсипали препаратом бактеріальним "ДЕСНА" по ТУ У 90.0-21595517.001-2001. На 5-ту 4 добу вміст вуглеводнів у шарі води 0-30см не перевищував 0,3мг/дм3. Дослід на поверхні ґрунту. Забруднювач - стабільний газовий конденсат, площа забруднення - 1м2, товщина шару рухомих вуглеводнів - 1см. Після 30хв. експозиції рухому фракцію видаляли матами з гідрофобізованого базальтового волокна. Кількість видалених вуглеводнів після випресовування становила 36 500мг/м2. Вміст вуглеводнів в шарі ґрунту 0-40см становив 60 500мг/кг. Ділянку обсипали препаратом бактеріальним "ДЕСНА" в кількості 6г/кг ґрунту і перекопували верхній шар ґрунту на глибину 2530см. Отримані дані показали, що запропоновану біотехнологію доцільно застосовувати при ліквідації забруднення вуглеводнями води і ґрунту при наявності шару рухомих вуглеводнів. Переваги запропонованої біотехнології: - скорочення терміну очищення середовища; - попередження загибелі водних та ґрунтових мешканців; - відновлення структури ґрунту; - повернення у виробництво частини втрачених вуглеводнів; - впровадження біотехнології не потребує складного обладнання; - зменшення кількості біопрепарату, необхідного для біохімічної ліквідації наслідків забруднення; - зниження мікробного навантаження на нативний ценоз води і ґрунту. Таблиця 1 Деструкція нафтопродуктів на поверхні води в природних умовах з використанням двостадійної біотехнології. № 1 2 3 4 5 Варіант досліду Абсолютний контроль (незабруднена вода) Вода після забруднення вуглеводнями, контроль Вода, оброблена препаратом "ДЕСНА" Вода після видалення вуглеводнів матами Двостадійна біотехнологія Вміст вуглеводнів, мг/дм3 Термін відбору зразка, доба 1 3 5 10 20 30 0,3 0,3 0,28 0,3 0,25 0,20 10550 10450 10362 10320 10050 9650 10410 10400 10000 7000 0,87 0,29 850 800 650 515 288 255 835 0,38 0,29 0,27 0,20 0,05 40 0,28 9550 0,28 197 0,03 Таблиця 2 Деструкція нафтопродуктів в ґрунті в природних умовах з використанням двостадійної біотехнології № Варіант досліду 1 1 2 3 4 5 Абсолютний контроль (фон) Ґрунт після забруднення вуглеводнями, контроль Ґрунт, оброблений препаратом "ДЕСНА" Ґрунт після видалення рухомих вуглеводнів матами Двостадійна біотехнологія 100 98,0 60,5 60,0 Вміст вуглеводнів в ґрунті, г/кг Термін відбору зразка, доба 3 5 10 20 30 0,0022 99,6 99,1 99,0 98,4 98,0 77,8 62,5 55,7 19,8 7.3 59,0 56,6 55,5 53,0 51,0 51,0 42,0 32,6 7,0 2,4 40 96,5 4,05 51,0 0,004 5 80199 Література: 1. Борзенков А.И., Милехина Е.И., Беляев С.С. Консорциум микроорганизмов, используемый для очистки почвенных и солоноватоводных экосистем от загрязнений нефтепродуктами. Препарат «Деворойл». Патент РФ RU «2023686, C.1, 30.11.94. Бюл.22. 2. Дорош М.М., Коваленко В.И., Евтушенко Γ.Η. Состав для биохимической ликвидации нефтяных загрязнений с поверхности водоемов. Патент SU №1710515 Α1, 07.02.92. Бюл.5. 3. Дульгеров О.М., Качур Т.Л., Нудьга А.Ю. Суміш для очищення ґрунту і води від нафти і нафтопродуктів. Патент України 23205, 19.05.98, бюл.2. 4. Дядечко Β.Η., Толстокорова Л.Б., Морозова Т.Н. Штамм Pseudomonas putida 36, используемый для очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов. Патент SU 1076446 // Б.И. 1984.№8. 5. Дядечко Β.Η., Нестеров И.И., Толстокорова Л.Е. и др. Способ очистки почв от нефтяных загрязнений. Патент 1428809 //Б.И.1988.№37. 6. Коронелли Т.В., Аракелян Э.И., Комарова Т.И., Ильинский В.В. Способ очистки почв от нефтяных загрязнений. Патент РФ 2019527 // Б.И.1994. №17. 7. Хазиев Ф.Х., Фатхиев Ф.Ф. Способ рекультивации нефтезагрязненных почв. Авт.свид. SU 1158258A, 19.09.1991. 8. Azorowich E.N. Микробиологическая деградация нефти. Патент США, опубл. 24.12.74. Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 6 9. Brown R.A., Trenton Robert, D. Norris. Nutrient for stimulating aerobic bacteria. Патент США 4727031. 23.02.1988. 10. Ennisch О. Verfahren zur mikrobiologischen Aufbereintung eines verunreinigten Bodens sowie Vorsichtung zur Einbringimg des mikroorganismus in den vemnreinigten Boden. Пат.ФРН 38123649, опубл. 26.10.89. 11 .Yary R. Hater. Bioremediation system. Пат.США 4850745. 25.07.89. 12. Hata Kosal. Bacterial strain for purifying hydrocarbons pollution and purification process. Пат.США 4521515. 4.06.85. 13. Knowlton Η.Ε. Medium and Process for Disposing of Hydrocarbon Wastes. Пат. США 43 85121, опубл. 24.05.83. 14. Hata Kosal. Bacterial strain for purifying hydrocarbons pollution, process for production therect and purification process using said bacterial strain. EPB (EP) 0077422A 1.27.04.83. 15. Ladousse A. Oceanorama. INIPOL-EAP 22. #4.1990.p.27-31. 16. Olsen R.H., Arbor Α.Α. Pseudomonas compositions. Пат. США 4452894. 5.06.84. 17. Tellier I., Sirvins A., Yautier I. Microemulsion de substances nutritives, assimiables par des microorganisms, son procide de praparation, et ses applications. Soc. National Elf Aquataine. Пат. Франция, опубл. 04.03.83, №53173649,18.10.97. 18. Thirumelachar M., Narazimhan M. Microbial degradation of petroleum materials. Пат.США 4415662, опубл. 15.11.83. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601