СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ И НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ОТ СУЛЬФИДОВ

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], предлагающий 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 сульфидов.

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

Поставленная задача решается следующим образом.

Преимуществом штамма-деструктора Ochrobactrum haematophilum ВКПМ В-11719 (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 сульфидов в сточных водах нефтехимических производств. Изобретение позволяет повысить эффективность деструкции сульфидов. Полная очистка от загрязнителя осуществляется за 48 часов.

Таксономическая характеристика:

Царство: Bacteria

Тип: Proteobacteria

Класс: Alpha Proteobacteria

Отряд: Rhizobiales

Семейство: Brucellaceae

Род: Ochrobactrum

Вид: Ochrobactrum haematophilum

Морфологическая характеристика: короткие палочки, по мере старения, укорачивающиеся до кокков, одиночные либо в скоплениях, окруженные слизью, 1,2-1,3+0,5 мкм. Подвижные, имеют 2-3 жгутика.

Культуральная характеристика: колонии бесцветные, круглые, гладкие, блестящие, непрозрачные, выпуклые или мукоидные.

Биохимическая характеристика: грамотрицательная, аэробная, каталазоположительная, оксидазоположительная, неспорообразующая бактерия.

Экология: способна переносить концентрацию NaCl не более 2,5-3% и рН среду в пределах 4,6-8,6. Максимальный рост наблюдается при рН 6,8-72. Рост в диапазоне температур 10-42°С, оптимальная температура 26-28°С.

Патогенность: не 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 см³ 0,1 М 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 см 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 см 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 процессов первичной переработки нефти условиях иммобилизованных бактериальных клеток на твердый носитель в виде кокса (эксперимент №1) и в условиях не иммобилизованных клеток. Концентрации бактериальной суспензии Ochrobactrum haematophilum ВКПМ В-11719 составила 10⁶ кл/см³, содержание загрязнителя составило более 1500 мг/дм³.

Результаты проведенных экспериментов представлены на фигуре 1.

Как видно на фигуре 1, снижение содержания сульфидов происходит как в условиях иммобилизации бактериальных клеток, так и без нее. Однако в первом варианте наблюдается очевидное снижение содержания целевого загрязнителя с почти 500 до 55 мг/дм³. Не иммобилизованные клетки не могут самостоятельно улавливать молекулы нефтепродукта, поэтому процесс деструкции в этом случае затруднен.

Пример 2. Деструктирующая способность штамма Ochrobactrum haematophilum ВКПМ В-11719 при различных температурах.

Для эффективной деструкции сульфидов штаммом Ochrobactrum haematophilum ВКПМ В-11719 был проведен эксперимент по подбору оптимальной температуры, при которой превращение целевого загрязнителя была бы максимальной. Результаты эксперимента представлены на фигуре 2.

Как видно из фигуры 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 сульфидов в сточной воде после биологической очистки в условиях иммобилизации бактериальных клеток Ochrobactrum haematophilum ВКПМ В-11719 снизилось на 88% масс, тогда как в условиях отсутствия иммобилизации данный показатель составил 54% масс. Исходя из полученных результатов, рекомендуется проводить биологическую очистку сульфидсодержащих стоков в условиях иммобилизованных бактериальных клеток Ochrobactrum haematophilum ВКПМ В-11719.