Dégradation microbienne de pétrole
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil pour mettre en oeuvre la dégradation microbienne de pétrole brut, de diverses fractions d'huiles, de déchets et résidus huileux, de biphényles polychlorés et d'autres substances contaminantes organiques. Plus particulièrement, l'invention concerne un appareil
et un procédé pour efficacement réaliser la dégradation microbienne de substances contaminantes polluantes.
Le nettoyage de l'environnement est de la
plus grande importance dans le monde d'aujourd'hui. La pollution de l'air, de l'eau et de la terre sont les problèmes principaux que doivent tenter de résoudre les techniciens actuels. Bien que l'on ait inventé de nombreuses compositions et techniques pour porter remède
à ces inconvénients, comme la question du nettoyage des matières résiduaires et des effluents industriels, on
n'a que peu progressé vers une solution économiquement réalisable et acceptable du point de vue commercial.
Les brevets des E.U.A. n[deg.] 3.769.164, 3.779.866, 3.870.599,
3.871.956 et 3.856.557 décrivent des procédés pour dégrader divers contaminants et polluants organiques en faisant appel à des couches de microorganismes non pathogènes et utilisant des hydrocarbures. Cette technique
est acceptée à l'heure actuelle et même généralement reconnue comme étant un moyen efficace et économiquement attrayant de résoudre le problème de répandage d'huile et de contamination par des effluents industriels.
Selon l'une de ses caractéristiques, la présente invention a pour objet un appareil pour efficacement mettre en oeuvre le procédé de dégradation microbienne de divers polluants organiques, comme le pétrole, les résidus huileux, les diphényles polychlorés et analogues.
La présente invention a aussi pour objet un procédé pour efficacement opérer la dégradation microbienne de substances contaminantes d'une manière efficiente et relativement simple.
L'invention a encore pour objet un procédé
et une installation pour la dégradation rapide de divers polluants organiques.
Ces objets ainsi que d'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement aux spécialistes de la technique à la lecture
de la description qui suit, faite en référence aux dessins ci-annexés.
Conformément à la présente invention, on a trouvé qu'un système à réservoirs multiples comprenant
une pluralité de réservoirs interreliés à l'aide d'une tuyauterie appropriée pour assurer une aération convenable et équipés de pompes pour le transfert de matière eflluente d'un réservoir au suivant, pouvait être
utilisé pour efficacement solutionner les problèmes susmentionnés. Conformément à l'invention, on peut aussi utiliser un seul réservoir pour le nettoyage de polluants contenus dans des récipients fermés, tels que, par exemple, des cales de pétroliers ou des réservoirs d'emmagasinage contenant du pétrole brut, des fractions lourdes
de goudron, des asphaltes, des résidus d'huile brute visqueux ou d'autres polluants organiques ou pétrochimiques.
La présente invention sera à présent plus clairement comprise et plus clairement expliquée à l'aide des dessins qui suivent et qui ne font qu'illustrer seulement la présente invention en ne la limitant
en aucune manière et dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation de dégradation microbienne contenant six réservoirs;
- la figure 2 est une vue de dessus schématique de l'installation de dégradation microbienne représentée sur la figure 1 ; et
- la figure 3 est une vue schématique d'une autre forme de réalisation de l'installation de dégradation microbienne contenant deux réservoirs et leur équipement associé.
En se référant à présent aux dessins, sur lesquels les mêmes notations de référence sont utilisées
dans les diverses figures pour désigner les mêmes éléments, on voit que l'installation de dégradation microbienne représentée sur les figures 1 et 2 comprend des réservoirs 1, 2, 3, 4, 5 et 6 sous forme d'unités de base. Ces réservoirs peuvent être réalisés en n'importe quelle matière appropriée, par exemple, en des métaux qui ne portent pas préjudice à l'action de dégradation microbienne, comme
en aluminium ou .en acier inoxydable, en verre ou en une résine synthétique, telle que le polystyrène, une résine d'acrylonitrile-butadiène-styrène, le polyéthylène et analogues. Au surplus, les réservoirs peuvent être constitués de bassins naturels ou artificiels, de réceptacles en terre, en métal ou en béton, garnis au besoin, par exemple, d'une résine synthétique ou de toute autre structure de stockage ou de retenue commode. Bien que les dessins anne-
<EMI ID=1.1> respectivement, il faut bien comprendre que le nombre
de réservoirs et des moyens servant de réservoir peuvent varier selon les conditions opératoires et la nature
de la matière à dégrader si bien que, à titre de proposition générale, on peut dire qu'un système à réservoirs multiples, c'est-à-dire comprenant une pluralité de réservoirs individuels, est utilisé conformément à la présente invention et que le nombre spécifique de ces réservoirs ne dépend seulement que des résultats que l'on souhaite obtenir.
Un compresseur à air 12 fournit de l'air à travers les vannes 15 dans la conduite d'air 13 afin d'alimenter les conduites à air individuelles 14 à travers les vannes 16 de chacun des réservoirs 1, 2, 3, 4, 5 et 6, selon les besoins ou selon les souhaits. Cette aération fournit l'action de mélange nécessaire au processus de dégradation microbienne. Le moyen de pompage 11 est prévu pour transférer de la matière de réservoir en réservoir
à travers les conduites 10. Un moyen de drainage 17 est prévu au fond de chaque réservoir pour enlever la masse cellulaire obtenue aussi bien que toute eau résiduelle, tout effluent résiduel et analogues. L'effluent à traiter est introduit dans le réservoir 1 par la conduite 18 et les microorganismes sont soit ajoutés par la même conduite à partir du réservoir d'alimentation 19 par la vanne 20, soit introduits indépendamment de cette conduite 18 par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation séparée.
En utilisant le système à réservoir représenté sur les figures 1 et 2 à titre d'exemple illustratif spécifique, il faut faire remarquer que le réservoir 1 qui peut posséder n'importe quelle contenance voulue souhaitée, est chargé d'un mélange comprenant 25% en volume de contaminants organiques, y compris de l'huile, des émulsifs, un bioxyde et un algicide, et 75% en volume d'eau. L'aération est amorcée par la conduite 14 et
<EMI ID=2.1>
pension de souches de microorganismes non pathogènes, utilisant de l'hydrocarbure, producteurs d'une masse cellulaire. Les microorganismes sont introduits dans le réservoir 1 sous la forme d'un mélange aqueux qui comprend des sources d'azote et de phosphore, par exemple des protéines de graines de coton et des sels inorganiques d'azote et de phosphore. Le procédé est mis en oeuvre à la température ambiante. La dégradation des polluants organiques est admise à se poursuivre dans le réservoir 1 pendant environ 60 heures.
Au bout des 60 heures en question, le mélange est transféré dans le réservoir 2 qui contient une égale quantité d'eau, en assurant ainsi une dilution d'environ
<EMI ID=3.1>
bienne est admise à se poursuivre dans le réservoir 2 pendant 36 heures, c'est-à-dire pendant une durée totale de
96 heures (environ 4 jours). Il est seulement nécessaire de poursuivre l'aération dans le réservoir spécifique où la dégradation est en train de s'opérer et les vannes 15 et 16 sont équipées de conduites 13 et 14 pour arrêter
ou tolérer l'écoulement d'air dans un quelconque réservoir particulier. Normalement, on fait appel à l'air ambiant pour réaliser l'aération mais il est très pensable d'utiliser, par exemple, de l'oxygène ou de l'air contenant des hydrocarbures. La masse cellulaire formée dans le réservoir 1 décante et cette masse peut être enlevée mécaniquement, par exemple, en purgeant le réservoir 1 et en permettant
à la masse cellulaire d'être éliminée par lavage à travers le drain 17 ou simplement en l'épuisant après le pompage de l'effluent dans le réservoir 2.
Au bout des 96 heures, approximativement 50% du mélange résultant dans le réservoir 2 est transféré dans un égal volume d'eau contenue dans le réservoir 3.
On laisse la dégradation se poursuivre dans le réservoir 3 pendant 24 heures supplémentaires pendant une durée totale de 120 heures environ, soit approximativement 5 jours. Les extraits à l'hexane prélevés du réservoir 3 montrent qu'il n'y a plus d'huile présente dans ce réservoir après une durée de dégradation de 5 jours.
<EMI ID=4.1>
le réservoir 3 sont transférés dans un égal volume d'eau contenue dans le réservoir 4 et on transfère également le mélange subsistant dans le réservoir 2 dans le mélange subsistant dans le réservoir 3. Par conséquent, à ce moment, les réservoirs 3 et 4 contiennent tous deux approximativement la même quantité de mélange. On laisse la dégradation se poursuivre dans les réservoirs 3 et 4 pendant environ 12 heures, la durée totale étant alors de 5 1/2 jours.
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du volume du réservoir 4 sont transférés dans un volume approximativement égal d'eau contenue dans le réservoir 5
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réservoir 3 sont transférés dans le mélange qui subsiste dans le réservoir 4. Le réservoir 5 contient le filtre 21. Le filtre 21 est un filtre de recyclage, par exemple contenant du sable et du gravier, qui sert à enlever tous solides de l'eau traitée, de façon à la clarifier. La durée de séjour dans le réservoir 5 contenant le filtre de recyclage 21 est d'environ 12 heures, ce qui représente maintenant une durée totale d'approximativement 144 heures (six jours).
Après 144 heures de traitement, l'eau filtrée
et propre peut être déchargée, si on le souhaite, par exemple, dans un lac ou un cours d'eau. Le réservoir 6 peut être ce lac ou ce cours d'eau ou bien ce réservoir 6 peut être un véritable réservoir de retenue. Au bout de
144 heures, le mélange subsistant dans le réservoir 3
est transféré dans le réservoir 4 et une quantité appropriée de mélange est transférée dans le réservoir 5 pour être amenée à circuler à travers le filtre 21. Après avoir subsisté dans le réservoir 5 pendant environ 12 heures,
le produit sortant propre est transféré dans le réservoir 6 ou est déchargé, selon qu'on le souhaite, et le mélange résiduel dans le réservoir 4 est transféré dans le réservoir 5 afin d'être amené à circulera travers le filtre.
Au bout de 168 heures (sep� jours), tout le mélange a passé à travers le filtre dans le réservoir 5 et peut être déchargé si on le souhaite. Par conséquent, au bout d'approximativement 7 jours, le mélange pollué introduit dans le réservoir 1 a été complètement dégradé et transformé en
eau propre que l'on peut réutiliser, recycler ou décharger dans n'importe quelle masse d'eau naturelle. Les poissons, la vie benthique, la vie microscopique et les plantes aquatiques placées dans le réservoir 6 croissent, survivent
et prolifèrent d'une manière naturelle, indiquant ainsi que l'eau polluée a été dégradée en un milieu écologiquement propre et habitable, grâce au traitement qu'il a subi dans l'installation de dégradation microbienne décrite plus haut.
On peut réaliser le procédé de manière discontinue de la manière décrite plus haut. On peut aussi effectuer le procédé de manière continue, en ce sens que
de l'eau contenant des substances polluantes supplémentairespeut être ajoutée au réservoir 1 après avoir vidé ce dernier au cours d'un cycle de fonctionnement précédent.
Les réservoirs représentés sur les dessins peuvent être
de petites dimensions et avoir une capacité, par exemple, d'approximativement 100 à 200 litres, ou bien ce peuvent être des réservoirs de très grandes dimensions, comme les réservoirs de stockage que l'on trouve dans l'industrie
et possédant une contenance de dizaines ou de centaines
de milliers de litres. Dans chaque cas, les principes décrits dans le présent mémoire demeurent identiques. La
durée de séjour dans chaque réservoir et la durée de transfert d'un réservoir à l'autre peuvent varier en fonction
de la nature des polluants à dégrader, des dimensions des réservoirs et des microorganismes particuliers mis en oeuvre.
La figure 3 représente une installation de dégradation microbienne mobile comprenant fondamentalement deux réservoirs. Le premier réservoir comprend les réservoirs 30A, 30B et 30Ç qui permettent une opération continue, étant donné que la dégradation dans cette installation est destinée à se dérouler pendant trois jours dans le premier réservoir et pendant un jour dans le second réservoir 31.
Le réservoir 31 peut être destiné à recevoir l'effluent de plus d'une série de premiers réservoirs, si cela se révèle nécessaire ou souhaitable. L'effluent à dégrader pénètre dans le sous-réservoir 30A, par exemple, à l'aide d'une conduite 30B et à travers la vanne 46 et la conduite 45. De manière similaire, des vannes 46 et des conduites 45 équipent les sous-réservoirs 30B et 30C afin d'y permettre l'entrée d'effluents lorsque cela se révèle approprié.
Le mélange contenant les microorganismes dégradateurs,
et comprenant des sources nutritives appropriées, est introduit dans le dispositif d'alimentation 32 à travers la vanne 34 à partir du réservoir d'alimentation 33.
On peut aussi ajouter directement les microorganismes
aux réservoirs 30A, 30B et 30C, au moment approprié. L'aération est assurée à l'aide d'un compresseur d'air 35 ou de toute autre source convenable, à travers la conduite d'air 36 par l'intermédiaire des vannes 37 et des conduites de sortie d'air 38 qui comprennent des tuyaux contenant des trous pour émettre l'air sous la surface
du liquide afin d'assurer l'aération et le mélange de la matière à dégrader. On peut aussi se servir de moyens d'agitation, non représentés, pour obtenir une turbulence suffisante et un mélange convenable ainsi qu'une aération d'oxygène à la surface du liquide et de l'air ambiant.
La conduite 39 relie chaque réservoir au réservoir 31 et sert à permettre le pompage de l'effluent dégradé à l'aide de la pompe 40 des réservoirs 30A, 30B et 30C dans le réservoir 31. Un filtre connecté en série 41 peut être utilisé pour enlever tous les solides en suspension de l'effluent dégradé, mais cette forme de réalisation est facultative et est fonction des circonstances. La conduite 42 est prévue dans le réservoir 31 pour transporter l'effluent propre afin de le décharger à l'aide de la pompe 43. Un filtre 44 est utilisé en série sur cette conduite pour éliminer tous solides en suspension,
par exemple, de la masse cellulaire résiduelle, avant
de procéder à la décharge de l'eau dans, par exemple,
une rivière ou un fleuve. Bien que l'effluent soit
à ce moment exempt des polluants contaminants dans la matière telle qu'elle pénètre dans la conduite d'entrée 32, il est néanmoins préférable d'utiliser un filtre 44 pour obtenir une clarification et un effluent dégradé plus esthétiquement plaisant.
Bien que l'installation représentée sur la figure 3 soit représentée comme étant positionnée sur une remorque de camion 25, il faut bien comprendre que
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sur des patins ou bien on peut la réaliser sous forme d'installation permanente. Les réservoirs 30A, 30B, 30C
et 31 peuvent être réalisés, par exemple, sous la forme
de trous dans le sol garnis d'une matière appropriée.
La masse cellulaire produite au cours du processus de dégradation est enlevée par les vannes 50,
étant donné qu'elle tend à décanter au fond de chaque réservoir lorsque l'aération ou l'agitation est interrompue. On peut aussi évacuer la masse cellulaire de chaque réservoir par pompage.
Le fonctionnement de l'installation représentée sur la figure 3 s'effectue de manière continue en remplissant le réservoir 30A de la matière à dégrader, diluée,
si cela se révèle nécessaire, à l'aide d'une entrée d'eau
(non représentée); la dilution peut aussi s'effectuer dans un réservoir situé en amont de la conduite d'alimentation 32, qui est indépendant du système de dégradation microbienne conforme à l'invention. L'eau utilisée pour la dilution
peut être recyclée à partir de la sortie de l'installation
de dégradation microbienne conforme à l'invention ou bien
on peut, à cette fin, se servir d'eau fraîche. Le mélange
de microorganismes est introduit dans le réservoir 30A
et l'aération ou l'agitation du mélange est ensuite amorcée.
Au début du second jour, on ajoute de l'effluent au réservoir 30B par l'intermédiaire de la conduite d'alimentation 32 à partir, par exemple, d'un réservoir de stockage extérieur
au système et on y amorce la dégradation microbienne. De manière similaire, l'effluent est ajouté au réservoir 30C
au début du troisième jour et la dégradation y est entamée.
Les dégradations se déroulent dans chacun des réservoirs
30A, 30B et 30C pendant trois jours. Par conséquent, au début du quatrième jour, la plus grande partie de l'effluent dégradé est transférée du réservoir 30A au réservoir 31 pour
y subir un polissage final et y subsiste pendant un jour; des microorganismes supplémentaires et des substances nutritives supplémentaires, aussi bien que de l'eau (pour dilution) peuvent être introduits dans le réservoir 31, si cela se
révèle nécessaire ou souhaitable. On recharge le réservoir 30A d'effluent frais après avoir sorti la masse cellulaire de ce réservoir 30A et, au début du cinquième jour, l'effluent est déchargé du réservoir 31, si bien que l'effluent dégradé du réservoir 32 est transporté vers le réservoir 31 pour y
subir un polissage final et une dégradation finale d'une durée de 1 jour. En même temps, de l'effluent frais est ajouté au réservoir 32 pour y subir une dégradation d'une durée de 3 jour:
D'une manière similaire, de l'effluent frais à dégrader est ajouté chaque jour aux réservoirs 30A, 30B ou 30C pour y subir une durée de séjour de 3 jours et chaque jour, l'effluent dégradé du réservoir 30A, du réservoir 30B et du réservoir 30C est transféré vers le réservoir 31 à partir duquel il est déchargé après y avoir séjourné un jour. De cette manière, on a obtenu un système travaillant en continu. dont la capacité peut être réglée selon les besoins de l'utilisateur par un choix approprié de la dimension des réservoirs. Par exemple, le système représenté sur la figure 3 peut être utilisé pour dégrader un
<EMI ID=8.1>
d'huile) au débit de 3.780 litres par jour en utilisant
des réservoirs 30A, 30B et 30C d'une capacité de 11.340 litres chacun (afin de pouvoir assurer la capacité de dilution nécessaire et d'assurer également l'existence d'un facteur de sécurité) et le réservoir 31 d'une capacité de
11.340 litres à 37.800 litres, cette dernière étant utilisée si l'on fait appel à plus d'une série de réservoirs 30A,
30B et 30C dans le systèmeo
Le procédé'conforme à la présente invention
est efficace pour dégrader du pétrole aussi bien que d'autres déchets industriels en général, comme des effluents provenant des industries de préparation ou de conserves alimentaires, de papeteries, d'industries laitières et d'industries chimiques déchargeant des solvants, des plastifiants, des alcools, des aldéhydes, des cétones, des acides organiques, des composés phénoliques et d'autres substances cycliques dans l'en-
<EMI ID=9.1>
dans le présent mémoire, sert à désigner le pétrole brut aussi bien que des fractions de pétrole et des produits dérivés du pétrole, comme des hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, des alcools, des aldéhydes, des cétones, des acides organiques, des phénols, des naphtalènes, des phénanthrènes, des anthracènes, des esters, etc.. Par conséquent, le terme "pétrole" tel qu'utilisé dans le présent mémoire désigne de manière tout à fait générale des composés organiques contenant du carbone, y compris des alcanes à chaîne droite ou à chaîne ramifiée (comprenant également des paraffines de divers poids moléculaires) et d'autres composés aliphatiques (comprenant également des alicycliques comme le cyclohexane), aussi bien que des composés aromatiques hétérocycliques et carboxycycliques.
Le procédé conforme à la présente invention est un procédé purement biologique conformément auquel des bactéries choisies, des actinomycètes, des levures et des champignons filamenteux décomposent le pétrole brut, les résidus huileux et d'autres contaminants organiques et convertissent ces polluants en cellules vivantes non toxiques et comestibles. Selon les microorganismes particuliers mis en oeuvre, le procédé selon la présente invention peut également être utilisé pour dégrader microbiennement des diphényles polychlorés (PCBs), dont on a constaté l'existence permanente, à titre de contaminants, dans l'environnement, aussi bien que de polluants organiques similaires.
Les microorganismes suivants, pleinement décrits dans les brevets des E.U.A. n[deg.] 3.769.164 et 3.856.667, peuvent être utilisés pour le fonctionnement de l'installation de dégradation microbienne conforme à l'invention:
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
Ces souches de microorganismes ont toutes été déposées à l'American Type Culture Collection, Rockville, Maryland, E.U.A.
Un autre microorganisme qui est également déposé à l'heure actuelle à l'American Type Culture Collection,
dont on a constaté le caractère extrêmement avantageux en rapport avec la dégradation conforme à l'invention, est le Penicillium sp. ATCC 20369. Cette souche isolée de la partie interne d'une noix de coco, est supposée être une variante
de Penicillium waksmani.
Ces microorganismes peuvent être utilisés soit seuls, soit en divers mélanges de deux ou plusieurs pour la mise en oeuvre du procédé de dégradation et le mélange particulier des microorganismes utilisés est déterminé par un procédé d'essai routinier que l'on peut effectuer, par exemple, dans des flacons sur un agitateur de laboratoire classique.
Le mélange particulier des microorganismes utilisés dépendra, évidemment, de la nature des contaminants contenus dans l'eau polluée.
Les microorganismes ou le mélange de microorganismes est avantageusement ajouté à l'installation de dégradation microbienne sous la forme d'une suspension
<EMI ID=12.1>
volume par rapport à la solution aqueuse contenue dans le premier réservoir. Un milieu nutritif équilibré, comprenant des substances nutritives inorganiques azotées et phosphorées, est avantageusement prévu pour les microorganismes mis en oeuvre. Etant donné que les additifs utilisés proviennent de sources agricoles et forestières, ils sont sûrs et non toxiques. Un milieu nutritif typique incorporé à la suspension de microorganismes est le suivant:
<EMI ID=13.1>
Par conséquent, comme source d'azote, on peut utiliser divers types de sels ou de composés organiques ou inorganiques, comme de l'urée ou des sels d'ammonium, comme le chlorure d'ammonium, le sulfate d'ammonium, le nitrate d'ammonium, le phosphate d'ammonium, etc, ou un ou plusieurs aminoacides ou protéines brutes en mélange combiné ou des substances naturelles contenant de l'azote, comme de la liqueur de macération de mais, des protéines de graines
de coton, de l'extrait de levure, de l'extrait de viande,
de la farine de poisson, de la peptone, du bouillon, des hydrolysats de caséine, de l'huile d'arachide, des produits solubles de poisson, des extraits de son de riz, etc.
Ces substances peuvent être utilisées telles ou en combinaison de deux ou de plus de deux de ces matières.
Des composés inorganiques que l'on peut utiliser comme substances additives comprennent le sulfate de magnésium, le sulfate de sodium, le phosphate dihydrogéné de potassium, le phosphate monohydrogéné de potassium, le sulfate de fer ou d'autres sels de fer, comme le trichlorure ferrique, le chlorure de manganèse, le chlorure de calcium, le chlorure de sodium, le nitrate d'ammonium, etc..
Par conséquent, on peut voir que le procédé entier est sûr et non toxique, étant donné que les microorganismes eux-mêmes, aussi bien que les substances nutritives
<EMI ID=14.1>
des animaux ou du poisson.
Bien qu'il soit préférable d'effectuer le procédé à la température ambiante, on peut appliquer ce procédé à partir d'une température juste supérieure à la température de congélation (environ 4[deg.]C) jusqu'à une température d'environ 37 à 39[deg.]C, en fonction de la nature des microorganismes mis en oeuvre. Bien évidemment, une dégradation complète peut demander Un temps de plus en plus long avec une température de plus en plus basse. Il n'est pas nécessaire d'utiliser une suspension de microorganismes, comme on l'a décrite plus haut et des microorganismes peuvent être ajoutés au premier réservoir sous la forme d'une mousse ou sous une forme pulvérulente ou en granules, avec les substances nutritives ajoutées.
L'aération du milieu de dégradation à l'intérieur des réservoirs est habituellement suffisante pour assurer l'existence d'une action d'agitation convenable; cependant, il est tout à fait possible d'incorporer des agitateurs aux réservoirs afin de faciliter et d'accélérer l'action de dégradation des microorganismes. Une
autre façon encore d'accélérer l'action de dégradation consiste à ajouter des cultures de microorganismes supplémentaires et divers agents nutritifs supplémentaires au réservoir suivant ou aux réservoirs suivants après le transfert du mélange d'un réservoir au suivant. La masse cellulaire qui résulte de l'action de dégradation est mécaniquement enlevée du réservoir après le transfert hors de ce dernier du mélange de dégradation. Fondamentalement, ceci peut s'effectuer par pompage ou purge, selon la dimension des réservoirs.
En tout cas, le résultat final de l'invention consiste dans la transformation d'eau sale et polluée en
une eau claire qui peut être déchargée et remise en circulation si on le souhaite, l'eau ainsi déchargée répondant aux normes imposées à la qualité de l'eau par le Gouvernement des E.U.A.
Les exemples qui suivent illustrent la présente invention sans pour autant limiter cette dernière.
EXEMPLE 1
En utilisant une installation de dégradation microbienne contenant deux réservoirs et un filtre en série monté en aval du second réservoir, on a introduit le mélange suivant dans le premier réservoir du système en question:
6 litres d'effluent dégradé d'un essai
antérieur (recyclé)
16 litres d'eau de robinet vieille
16 litres d'effluent huileux industriel
2 litres d'une suspension contenant Penicillium <EMI ID=15.1> aqueux de sels
40 litres au total
<EMI ID=16.1>
de sels marins Dayno et 0,1 g de protéines de graines de coton dans 1.000 ml d'eau de robinet.
On a assuré l'aération du réservoir 1 et on a permis à la dégradation microbienne de se dérouler pendant
72 heures. On a observé la croissance d'une importante masse cellulaire après plusieurs heures et on a constaté que la quantité de masse cellulaire continuait à s'accroître avec le temps. Après 72 heures, on a arrêté le débit d'air dans le réservoir 1 et on a pompé 31 litres de la matière dégradée dans le réservoir 2 contenant 40 litres d'eau de robinet vieillie. On a également introduit une suspension de 0,5 1 de Candida lipolytica ATCC 20362, de 0,5 1 de Saccharomyces cerevisiae ATCC 20252 et de 40,0 g du mélange de sels susmentionnés dans le réservoir 2 et on y a amorcé l'aération.
On a enlevé par le drain inférieur les 9 litres de résidus demeurant dans le réservoir 1, principalement constitués d'une masse cellulaire. La dégradation ou l'affinage
de l'effluent dans le réservoir 2 a été poursuivi pendant
24 heures et on a ensuite fait passer l'effluent .traité
à travers un filtre de sable et de gravier afin d'obtenir une eau claire supportant la vie marine.
EXEMPLE 2
On a rempli le premier réservoir de l'installation de dégradation microbienne comprenant deux réservoirs, à l'aide du mélange suivant:
22 litres d'eau de robinet vieille
16 litres d'effluent huileux industriel
2 litres d'une suspension contenant Pénicillium sp,
BI 3005 ATCC 20369, et 142,2 g d'une solution aqueuse du mélange de sels décrit à l'exemple 1.
40 litres au total.
On a assuré l'aération dans le réservoir 1
et on a toléré que la dégradation microbienne se déroulât pendant 72 heures. On a observé une importante croissance de masse cellulaire après plusieurs heures, la quantité de masse cellulaire continuant de s'accroître avec le temps. Après 72 heures, on a arrêté le débit d'air dans le réservoir 1 et on a pompé 31 litres de la matière dégradée dans le réservoir 2 contenant 40 litres d'eau de robinet vieille. Dans le réservoir 2 on a également introduit une suspension de 0,5 litre de Candida lipolytica ATCC 20362 et 0,5 1 de Saccharomyces cerevisiae ATCC 20252 afin d'obtenir un volume final de 72 litres et on a entamé l'aération dans le réservoir 2. Après 21 heures, on a pompé 34 litres de l'effluent traité du réservoir 2 dans un réservoir contenant un filtre de recyclage ainsi que 36 litres d'eau de robinet vieille.
On a poursuivi la filtration pendant 48 heures et on a ajouté 34 litres de l'eau claire obtenue à un bac à poissons. On a ensuite pompé 32 litres de l'effluent traité résiduel du réservoir 2 dans le réservoir contenant le filtre de recyclage et, après 24 heures, on les a également ajoutés au bac à poissons. L'effluent dégradé a poursuivi de supporter la vie des poissons et des plantes pendant des mois ensuite.
EXEMPLE 3
Au cours de divers essais, différents mélanges de Candida lipolytica 2002, 2003, 2004 et 2005 ont été ajoutés à un premier réservoir d'une installation pilote contenant 40 litres d'un mélange d'eau et d'un effluent d'huile résiduiaire d'un laminoir d'aluminium. On a ajouté les microorganismes au réservoir (en une proportion de 2%
en volume par rapport au volume du mélange à dégrader) sous forme d'un mélange en suspension et contenant des protéines de graines de coton et des sels inorganiques d'azote et de phosphore. On a assuré l'aération du mélange dans le réservoir et on a toléré la poursuite de la dégradation pendant approximativement 60 heures à la température amibiante. Au bout de 60 heures, on a transféré le mélange dans un second réservoir contenant une égale quantité d'eau, de façon à obtenir une dilution d'environ 50%. On a poursuivi l'aération et on a permis à la dégradation microbienne de se poursuivre dans le second réservoir pendant 36 heures, soit au total
<EMI ID=17.1> réservoir ont été transférés dans un égal volume d'eau contenue dans un troisième réservoir. On a également
laissé la dégradation se poursuivre dans le troisième réservoir pendant 24 heures supplémentaires, c'est-à-
dire que la durée totale de la dégradation était d'environ 120 heures soit approximativement 5 jours. Des extraits hexaniques prélevés du troisième réservoir ont montré
qu'il n'y avait plus d'huile présente dans ce dernier,
après la période de dégradation de 5 jours. Le mélange
dans le troisième réservoir a ensuite été amené à circuler
à travers un filtre, afin d'éliminer tous solides, comme
des fragments de masse cellulaire, de l'effluent traité. L'eau ainsi obtenue était propre et sûre vis-à-vis de la
vie marine et pouvait être déchargée dans un lac ou un fleuve, si on le souhaitait. Les poissons, la vie benthique, la vie microscopique et la vie des plantes aquatiques placées dans l'effluent dégradé propre obtenu étaient bien soutenus, les organismes vivants en question croissant, survivant et proliférant de façon naturelle, indiquant'par là que l'eau polluée avait été dégradée en un milieu écologiquement propre et habitable.
On a répété l'expérience ci-dessus avec divers effluents résiduaires, en utilisant chacun des microorganismes du type Candida lipolytica conformes à l'invention, aussi bien que des mélanges de deux, trois ou des quatre organismes,
en obtenant chaque fois le même résultat.
EXEMPLE 4
On a effectué.un essai de nettoyage d'huile répandue à l'extérieur sur la côte est de l'Etat de Virginie aux E.U.A. On avait choisi pour ce faire deux lagunes.
La lagune d'essai était grosso modo circulaire et avait
un diamètre d'environ 23 mètres et une gorge d'environ
3,65 mètres. Le diamètre variait quelque peu avec la
marée. Le lit d'essai était constitué d'un châssis de panneaux formant carré de 2,44 m x 2,44 m, les panneaux
étant des panneaux de 2,5 x 30,5 cm avec des moyens de flottation sur les côtés. La lagune témoin avait une
largeur d'environ 30,5 mètres et avait une gorge d'une largeur d'environ 6,10 m. Les deux lagunes, séparées d'environ 107 m de terre étaient des endroits d'essai idéaux.
On a versé du pétrole brut (3,1 litres) à la fois dans
le lit d'essai et dans le lit témoin.
On a ajouté une suspension de Candida lipolytica
2005 ATCC 20255 à environ 3,2 kg de paille, 1,4 kg de bagasse et environ 2 kg de protéines de graines de coton. On a répandu le mélange dans le lit d'essai. On a laissé le lit témoin avec l'huile ajoutée intact.
On a vérifié le lit d'essai et le lit témoin
3 jours plus tard. L'huile dans le lit d'essai était sensiblement complètement dégradée. L'huile dans le lit témoin était demeurée sensiblement inchangée. Les échantillons prélevés des lits ont révélé la présence de protozoaires dans l'échantillon provenant du lit d'essai, mais pas dans l'échantillon provenant du lit témoin. Il existait également des algues vertes microscopiques dans l'échantillon d'essai mais pas dans l'échantillon témoin.
Le sixième jour, l'huile dans le lit d'essai
<EMI ID=18.1>
qu'il n'y avait sensiblement pas eu de changement dans le lit témoin. Ici également, des échantillons prélevés des lits ont révélé la présence d'algues vertes microscopiques
et de protozoaires dans l'échantillon de lit d'essai
mais pas dans l'échantillon de lit témoin.
Par conséquent, l'huile dans le lit d'essai était sensiblement dégradée et la vie marine était une
fois encore abondante. Cependant, dans le lit témoin,
où l'on n'avait pas introduit de microorganismes, la boue huileuse avait subsisté et avait détruit sensiblement
toute vie marine qui y était originellement présente.
D'une manière similaire, du pétrole et des résidus huileux peuvent être dégradés en utilisant un ou plusieurs des microorganismes décrits dans le présent mémoire.
On peut ainsi constater que la présente invention apporte un moyen souhaitable et avantageux de dégrader et de nettoyer des résidus huileux et du pétrole
à l'aide d'une dégradation microbienne, de façon à.restaurer une zone polluée par de l'huile en un milieu écologiquement propre et habitable. Ce procédé s'effectue avec sécurité
et d'une manière relativement économique sans porter préjudice à la vie humaine, animale ou marine.
Il faut bien comprendre que la présente invention englobe l'emploi non seulement des organismes décrits dans le présent mémoire, mais également l'emploi de mutants qui en dérivent, à condition que ces organismes remplissent la même fonction. Il faut donc bien comprendre que la présente invention comprend l'utilisation de subcultures obtenues par diverses techniques microbiologiques classiques. Ces mutants et/ou subcultures peuvent différer à certains égards des nouvelles souches décrites plus haut mais travailler de façon à dégrader du pétrole d'une manière sensiblement identique à
Microbial degradation of petroleum
The present invention relates to a method and apparatus for carrying out the microbial degradation of crude oil, various oil fractions, oily wastes and residues, polychlorinated biphenyls and other organic contaminants. More particularly, the invention relates to an apparatus
and a method for efficiently effecting the microbial degradation of polluting contaminants.
Cleaning up the environment is
greater importance in today's world. Pollution of the air, water and soil are the main problems that today's technicians must try to solve. Although many compositions and techniques have been invented to bring remedy
to these drawbacks, such as the question of cleaning waste materials and industrial effluents, we
has made little progress towards an economically feasible and commercially acceptable solution.
U.S. Patents n [deg.] 3,769,164, 3,779,866, 3,870,599,
3,871,956 and 3,856,557 describe processes for degrading various contaminants and organic pollutants by using layers of non-pathogenic microorganisms and using hydrocarbons. This technique
is accepted today and even generally recognized as being an effective and economically attractive means of solving the problem of oil spillage and contamination by industrial effluents.
According to one of its characteristics, the present invention relates to an apparatus for efficiently carrying out the process for microbial degradation of various organic pollutants, such as petroleum, oily residues, polychlorinated biphenyls and the like.
The present invention also relates to a method for efficiently operating the microbial degradation of contaminating substances in an efficient and relatively simple manner.
A further subject of the invention is a method
and a facility for the rapid degradation of various organic pollutants.
These objects as well as other objects and advantages of the present invention will appear more clearly to those skilled in the art upon reading.
of the following description, made with reference to the accompanying drawings.
In accordance with the present invention, it has been found that a multiple reservoir system comprising
a plurality of tanks interconnected by means of suitable piping to ensure adequate aeration and equipped with pumps for the transfer of material eflluente from one tank to the next, could be
used to effectively solve the aforementioned problems. According to the invention, it is also possible to use a single tank for cleaning pollutants contained in closed containers, such as, for example, oil tanker holds or storage tanks containing crude oil, heavy fractions.
tar, asphalts, viscous crude oil residues or other organic or petrochemical pollutants.
The present invention will now be more clearly understood and more clearly explained with the aid of the drawings which follow and which only illustrate the present invention by not limiting it.
in any way and in which:
- Figure 1 is a schematic view of a microbial degradation installation containing six reservoirs;
- Figure 2 is a schematic top view of the microbial degradation installation shown in Figure 1; and
- Figure 3 is a schematic view of another embodiment of the microbial degradation installation containing two reservoirs and their associated equipment.
Referring now to the drawings, in which the same reference notations are used
in the various figures to designate the same elements, it can be seen that the microbial degradation installation shown in Figures 1 and 2 comprises reservoirs 1, 2, 3, 4, 5 and 6 in the form of basic units. These reservoirs can be made of any suitable material, for example, of metals which are not detrimental to the action of microbial degradation, such as
made of aluminum or stainless steel, glass or a synthetic resin, such as polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, polyethylene and the like. In addition, the reservoirs may consist of natural or artificial basins, receptacles made of earth, metal or concrete, lined as required, for example, with synthetic resin or any other convenient storage or retention structure. Although the anne-
<EMI ID = 1.1> respectively, it should be understood that the number
of reservoirs and the means serving as reservoir may vary depending on the operating conditions and the nature
material to be degraded so that, as a general proposition, it can be said that a multi-reservoir system, i.e. comprising a plurality of individual reservoirs, is used in accordance with the present invention and the specific number of these reservoirs depends only on the desired results.
An air compressor 12 supplies air through the valves 15 into the air line 13 to supply the individual air lines 14 through the valves 16 of each of the tanks 1, 2, 3, 4, 5 and 6, as needed or as desired. This aeration provides the mixing action necessary for the microbial degradation process. The pumping means 11 is provided to transfer material from tank to tank
through pipes 10. Drainage means 17 is provided at the bottom of each tank to remove the resulting cell mass as well as any residual water, residual effluent and the like. The effluent to be treated is introduced into the tank 1 through line 18 and the microorganisms are either added by the same line from the supply tank 19 through the valve 20, or introduced independently of this line 18 through the intermediary of 'a separate supply line.
Using the reservoir system shown in Figures 1 and 2 as a specific illustrative example, it should be noted that the reservoir 1 which can have any desired capacity desired, is charged with a mixture comprising 25% by volume of organic contaminants, including oil, emulsifiers, dioxide and algaecide, and 75% by volume of water. Ventilation is initiated by line 14 and
<EMI ID = 2.1>
pension of strains of non-pathogenic microorganisms, using hydrocarbon, producers of a cell mass. The microorganisms are introduced into the reservoir 1 in the form of an aqueous mixture which comprises sources of nitrogen and phosphorus, for example cottonseed proteins and inorganic salts of nitrogen and phosphorus. The process is carried out at room temperature. The degradation of organic pollutants is allowed to continue in tank 1 for approximately 60 hours.
At the end of the 60 hours in question, the mixture is transferred to tank 2 which contains an equal quantity of water, thus ensuring a dilution of approximately
<EMI ID = 3.1>
bienne is allowed to continue in tank 2 for 36 hours, that is to say for a total period of
96 hours (about 4 days). It is only necessary to continue the aeration in the specific tank where the degradation is taking place and the valves 15 and 16 are equipped with pipes 13 and 14 to stop
or tolerate the flow of air into any particular tank. Normally, ambient air is used for aeration, but it is very conceivable to use, for example, oxygen or air containing hydrocarbons. The cell mass formed in tank 1 settles and this mass can be removed mechanically, for example, by purging tank 1 and allowing
the cell mass to be washed away through the drain 17 or simply by depleting it after pumping the effluent into the reservoir 2.
At the end of the 96 hours, approximately 50% of the resulting mixture in tank 2 is transferred to an equal volume of water contained in tank 3.
The degradation is allowed to continue in tank 3 for a further 24 hours for a total period of approximately 120 hours, ie approximately 5 days. The hexane extracts taken from reservoir 3 show that there is no longer any oil present in this reservoir after a degradation period of 5 days.
<EMI ID = 4.1>
the tank 3 are transferred to an equal volume of water contained in the tank 4 and the mixture remaining in the tank 2 is also transferred into the mixture remaining in the tank 3. Consequently, at this time, the tanks 3 and 4 contain both approximately the same amount of mixture. Degradation is allowed to continue in tanks 3 and 4 for about 12 hours, the total time then being 5 1/2 days.
<EMI ID = 5.1>
of the volume of tank 4 are transferred to an approximately equal volume of water contained in tank 5
<EMI ID = 6.1>
tank 3 are transferred to the mixture which remains in tank 4. Tank 5 contains filter 21. Filter 21 is a recycling filter, for example containing sand and gravel, which serves to remove all solids from the water treated, so as to clarify it. The residence time in the tank 5 containing the recycle filter 21 is approximately 12 hours, which now represents a total time of approximately 144 hours (six days).
After 144 hours of treatment, the filtered water
and clean can be discharged, if desired, for example, into a lake or stream. The reservoir 6 may be this lake or this watercourse or else this reservoir 6 may be a real holding reservoir. At the end of
144 hours, the mixture remaining in tank 3
is transferred to the tank 4 and a suitable quantity of mixture is transferred to the tank 5 to be caused to flow through the filter 21. After having remained in the tank 5 for about 12 hours,
the clean exiting product is transferred to the tank 6 or is discharged, as desired, and the residual mixture in the tank 4 is transferred to the tank 5 in order to be made to flow through the filter.
After 168 hours (sep � days) all of the mixture has passed through the filter into tank 5 and can be discharged if desired. Therefore, after approximately 7 days, the polluted mixture introduced into tank 1 was completely degraded and transformed into
clean water that can be reused, recycled or discharged into any body of natural water. Fish, benthic life, microscopic life and aquatic plants placed in tank 6 grow, survive
and proliferate in a natural way, thus indicating that the polluted water has been degraded in an ecologically clean and habitable environment, thanks to the treatment it has undergone in the microbial degradation facility described above.
The process can be carried out batchwise as described above. The process can also be carried out continuously, in the sense that
water containing additional polluting substances can be added to tank 1 after emptying the latter during a previous operating cycle.
The tanks shown in the drawings can be
small in size and have a capacity, for example, of approximately 100 to 200 liters, or they can be very large tanks, such as storage tanks found in industry
and having a capacity of tens or hundreds
thousands of liters. In each case, the principles described in this memo remain the same. The
residence time in each tank and transfer time from one tank to another may vary depending on
the nature of the pollutants to be degraded, the dimensions of the reservoirs and the particular microorganisms used.
FIG. 3 represents a mobile microbial degradation installation comprising basically two reservoirs. The first tank comprises the tanks 30A, 30B and 30Ç which allow continuous operation, given that the degradation in this installation is intended to take place for three days in the first tank and for one day in the second tank 31.
The reservoir 31 may be intended to receive the effluent from more than a series of first reservoirs, if this proves to be necessary or desirable. The effluent to be degraded enters the sub-tank 30A, for example, by means of a line 30B and through the valve 46 and the line 45. Similarly, valves 46 and lines 45 equip the sub-tanks. -tanks 30B and 30C in order to allow the entry of effluents when this proves appropriate.
The mixture containing the degrading microorganisms,
and comprising suitable nutrient sources, is introduced into the supply device 32 through the valve 34 from the supply tank 33.
Microorganisms can also be added directly
to tanks 30A, 30B and 30C, at the appropriate time. Aeration is provided by means of an air compressor 35 or any other suitable source, through the air line 36 through the valves 37 and the air outlet lines 38 which comprise pipes containing holes to emit air below the surface
liquid to ensure aeration and mixing of the material to be degraded. Stirring means, not shown, can also be used to obtain sufficient turbulence and suitable mixing, as well as aeration of oxygen at the surface of the liquid and of the ambient air.
Line 39 connects each tank to tank 31 and serves to allow pumping of the degraded effluent using the pump 40 from tanks 30A, 30B and 30C in tank 31. A filter connected in series 41 can be used for removing all suspended solids from the degraded effluent, but this embodiment is optional and depends on the circumstances. The pipe 42 is provided in the tank 31 to transport the clean effluent in order to discharge it using the pump 43. A filter 44 is used in series on this pipe to remove all suspended solids,
for example, residual cell mass, before
to discharge the water in, for example,
a river or a river. Although the effluent is
at this time free from contaminating pollutants in the material as it enters the inlet pipe 32, it is nevertheless preferable to use a filter 44 to obtain clarification and a more aesthetically pleasing degraded effluent.
Although the installation shown in Figure 3 is shown as being positioned on a truck trailer 25, it should be understood that
<EMI ID = 7.1>
on runners or it can be made as a permanent installation. Tanks 30A, 30B, 30C
and 31 can be made, for example, in the form
holes in the ground lined with a suitable material.
Cell mass produced during the degradation process is removed by valves 50,
since it tends to settle at the bottom of each tank when aeration or agitation is interrupted. The cell mass can also be evacuated from each reservoir by pumping.
The operation of the installation shown in Figure 3 is carried out continuously by filling the reservoir 30A with the material to be degraded, diluted,
if necessary, using a water inlet
(not shown); the dilution can also be carried out in a reservoir located upstream of the supply line 32, which is independent of the microbial degradation system according to the invention. Water used for dilution
can be recycled from the exit of the installation
microbial degradation in accordance with the invention or
one can, for this purpose, use fresh water. The mixture
of microorganisms is introduced into tank 30A
and aeration or agitation of the mixture is then initiated.
At the start of the second day, effluent is added to tank 30B via supply line 32 from, for example, an external storage tank.
to the system and microbial degradation is initiated. Similarly, effluent is added to tank 30C
at the beginning of the third day and degradation is initiated there.
The degradation takes place in each of the reservoirs
30A, 30B and 30C for three days. Therefore, at the start of the fourth day, most of the degraded effluent is transferred from reservoir 30A to reservoir 31 for
undergo a final polishing and remain there for one day; additional microorganisms and additional nutrients, as well as water (for dilution) can be introduced into tank 31, if appropriate.
proves necessary or desirable. The reservoir 30A is recharged with fresh effluent after removing the cell mass from this reservoir 30A and, at the start of the fifth day, the effluent is discharged from the reservoir 31, so that the degraded effluent from the reservoir 32 is transported to the tank 31 for y
undergo a final polishing and a final degradation lasting 1 day. At the same time, fresh effluent is added to the tank 32 to undergo there a degradation lasting 3 days:
In a similar manner, fresh effluent to be degraded is added every day to the reservoirs 30A, 30B or 30C to undergo there a residence time of 3 days and each day, the degraded effluent from the reservoir 30A, from the reservoir 30B and from the reservoir 30C is transferred to the reservoir 31 from which it is unloaded after having stayed there for one day. In this way, a continuously working system was obtained. the capacity of which can be adjusted according to the needs of the user by an appropriate choice of the size of the tanks. For example, the system shown in Figure 3 can be used to degrade a
<EMI ID = 8.1>
of oil) at a flow rate of 3,780 liters per day using
tanks 30A, 30B and 30C with a capacity of 11,340 liters each (in order to be able to ensure the necessary dilution capacity and also to ensure the existence of a safety factor) and the tank 31 with a capacity of
11,340 liters to 37,800 liters, the latter being used if more than one series of 30A tanks is used,
30B and 30C in the system
The method according to the present invention
is effective in degrading petroleum as well as other industrial wastes in general, such as effluents from food preparation or canning industries, paper mills, dairy industries and chemical industries discharging solvents, plasticizers, alcohols, aldehydes, ketones, organic acids, phenolics and other cyclic substances in the en-
<EMI ID = 9.1>
in this specification, used to designate crude oil as well as petroleum fractions and petroleum products, such as aliphatic and aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, organic acids, phenols, naphthalenes , phenanthrenes, anthracenes, esters, etc. Therefore, the term "petroleum" as used herein quite generally refers to organic compounds containing carbon, including straight chain alkanes. or branched chain (also including paraffins of various molecular weights) and other aliphatic compounds (also including alicyclics such as cyclohexane), as well as heterocyclic and carboxycyclic aromatics.
The process according to the present invention is a purely biological process according to which selected bacteria, actinomycetes, yeasts and filamentous fungi break down crude oil, oily residues and other organic contaminants and convert these pollutants into non-toxic living cells. and edible. Depending on the particular microorganisms used, the process according to the present invention can also be used to microbially degrade polychlorinated biphenyls (PCBs), the permanent existence of which has been observed, as contaminants, in the environment, as well as similar organic pollutants.
The following microorganisms, fully described in U.S. Patents n [deg.] 3,769,164 and 3,856,667, can be used for the operation of the microbial degradation installation in accordance with the invention:
<EMI ID = 10.1>
<EMI ID = 11.1>
These strains of microorganisms have all been deposited with the American Type Culture Collection, Rockville, Maryland, USA.
Another microorganism which is also currently deposited in the American Type Culture Collection,
which has been found to be extremely advantageous in relation to the degradation in accordance with the invention, is Penicillium sp. ATCC 20369. This strain, isolated from the inner part of a coconut, is believed to be a variant
of Penicillium waksmani.
These microorganisms can be used either singly or in various mixtures of two or more for carrying out the degradation process and the particular mixture of microorganisms used is determined by a routine test method which can be carried out, for example. , in vials on a conventional laboratory shaker.
The particular mixture of microorganisms used will obviously depend on the nature of the contaminants contained in the polluted water.
The microorganisms or the mixture of microorganisms is advantageously added to the microbial degradation installation in the form of a suspension
<EMI ID = 12.1>
volume relative to the aqueous solution contained in the first reservoir. A balanced nutrient medium, comprising nitrogenous and phosphorus-containing inorganic nutrients, is advantageously provided for the microorganisms used. Since the additives used come from agricultural and forestry sources, they are safe and non-toxic. A typical nutrient medium incorporated into the suspension of microorganisms is as follows:
<EMI ID = 13.1>
Therefore, as the nitrogen source, various kinds of salts or organic or inorganic compounds, such as urea or ammonium salts, such as ammonium chloride, ammonium sulfate, nitrate, can be used. ammonium, ammonium phosphate, etc., or one or more amino acids or crude proteins in combined mixture or natural nitrogen-containing substances, such as corn maceration liquor, seed proteins
cotton, yeast extract, meat extract,
fishmeal, peptone, broth, casein hydrolysates, peanut oil, soluble fish products, rice bran extracts, etc.
These substances can be used as such or in combination of two or more of these materials.
Inorganic compounds which can be used as additives include magnesium sulfate, sodium sulfate, potassium dihydrogen phosphate, potassium monohydrogen phosphate, iron sulfate, or other iron salts, such as trichloride. ferric, manganese chloride, calcium chloride, sodium chloride, ammonium nitrate, etc.
Therefore, it can be seen that the whole process is safe and non-toxic, since the microorganisms themselves, as well as the nutrients
<EMI ID = 14.1>
animals or fish.
Although it is preferable to carry out the process at room temperature, this process can be applied from a temperature just above freezing temperature (about 4 [deg.] C) to a temperature of approximately 37 to 39 [deg.] C, depending on the nature of the microorganisms used. Obviously, a complete degradation can require a longer and longer time with a lower and lower temperature. It is not necessary to use a suspension of microorganisms, as described above and microorganisms can be added to the first reservoir in the form of a foam or in a powder or granular form, together with the substances. nutrients added.
Aeration of the degradation medium within the reservoirs is usually sufficient to ensure the existence of a suitable agitation action; however, it is quite possible to incorporate agitators into the reservoirs in order to facilitate and accelerate the degradation action of the microorganisms. A
Yet another way to accelerate the degradation action is to add additional cultures of microorganisms and various additional nutrients to the next tank or tanks after the mixture has been transferred from one tank to the next. The cell mass that results from the degradation action is mechanically removed from the reservoir after the degradation mixture has been transferred out of the reservoir. Basically this can be done by pumping or purging, depending on the size of the tanks.
In any case, the final result of the invention consists in the transformation of dirty and polluted water into
clear water that can be discharged and recirculated if desired, the water so discharged meeting the standards imposed on water quality by the Government of the United States of America.
The examples which follow illustrate the present invention without, however, limiting the latter.
EXAMPLE 1
Using a microbial degradation plant containing two reservoirs and a serial filter mounted downstream of the second reservoir, the following mixture was introduced into the first reservoir of the system in question:
6 liters of degraded effluent from one test
previous (recycled)
16 liters of old tap water
16 liters of industrial oily effluent
2 liters of a suspension containing Penicillium <EMI ID = 15.1> aqueous salts
40 liters in total
<EMI ID = 16.1>
of Dayno sea salts and 0.1 g of cottonseed protein in 1,000 ml of tap water.
Reservoir 1 was ventilated and microbial degradation was allowed to proceed for
72 hours. The growth of a large cell mass was observed after several hours and the amount of cell mass was found to continue to increase over time. After 72 hours, the flow of air to tank 1 was stopped and 31 liters of the degraded material was pumped into tank 2 containing 40 liters of aged tap water. A suspension of 0.5 1 of Candida lipolytica ATCC 20362, 0.5 1 of Saccharomyces cerevisiae ATCC 20252 and 40.0 g of the above-mentioned salt mixture was also introduced into tank 2 and aeration was started there. .
The 9 liters of residue remaining in tank 1, mainly consisting of cell mass, were removed through the lower drain. Degradation or refining
of the effluent in tank 2 was continued for
24 hours and the treated effluent was then passed through
through a sand and gravel filter to obtain clear water supporting marine life.
EXAMPLE 2
The first tank of the microbial degradation plant comprising two tanks was filled with the following mixture:
22 liters of old tap water
16 liters of industrial oily effluent
2 liters of a suspension containing Penicillium sp,
BI 3005 ATCC 20369, and 142.2 g of an aqueous solution of the mixture of salts described in Example 1.
40 liters in total.
Aeration was provided in tank 1
and microbial degradation was allowed to proceed for 72 hours. Significant growth in cell mass was observed after several hours, with the amount of cell mass continuing to increase over time. After 72 hours, the air flow to tank 1 was stopped and 31 liters of the degraded material was pumped into tank 2 containing 40 liters of old tap water. In tank 2, a suspension of 0.5 liters of Candida lipolytica ATCC 20362 and 0.5 1 of Saccharomyces cerevisiae ATCC 20252 was also introduced in order to obtain a final volume of 72 liters and aeration was started in the tank. 2. After 21 hours, 34 liters of the treated effluent from tank 2 were pumped into a tank containing a recycle filter as well as 36 liters of old tap water.
Filtration was continued for 48 hours and 34 liters of the obtained clear water was added to a fish tank. Then 32 liters of the residual treated effluent from tank 2 was pumped into the tank containing the recycle filter and after 24 hours was also added to the fish tank. The degraded effluent continued to support fish and plant life for months afterward.
EXAMPLE 3
During various tests, different mixtures of Candida lipolytica 2002, 2003, 2004 and 2005 were added to a first tank of a pilot plant containing 40 liters of a mixture of water and a residual oil effluent from 'an aluminum rolling mill. The microorganisms were added to the reservoir (at a rate of 2%
by volume relative to the volume of the mixture to be degraded) in the form of a mixture in suspension and containing cottonseed proteins and inorganic salts of nitrogen and phosphorus. The mixture was aerated in the tank and further degradation was tolerated for approximately 60 hours at asbestos temperature. After 60 hours, the mixture was transferred to a second tank containing an equal amount of water, so as to obtain a dilution of about 50%. Aeration was continued and microbial degradation was allowed to continue in the second reservoir for 36 hours, for a total of
<EMI ID = 17.1> tank were transferred to an equal volume of water contained in a third tank. We also have
allowed degradation to continue in the third tank for an additional 24 hours, i.e.
say that the total duration of degradation was about 120 hours or approximately 5 days. Hexane extracts taken from the third reservoir showed
that there was no longer any oil present in the latter,
after the 5 day degradation period. The mixture
in the third tank was then made to circulate
through a filter, to remove any solids, such as
fragments of cell mass, of the treated effluent. The water thus obtained was clean and safe with respect to the
marine life and could be dumped into a lake or river, if desired. Fish, benthic life, microscopic life and aquatic plant life placed in the resulting clean degraded effluent were well supported, the living organisms in question growing, surviving and proliferating in a natural way, indicating that water polluted had been degraded into an ecologically clean and habitable environment.
The above experiment was repeated with various waste effluents, using each of the microorganisms of the Candida lipolytica type according to the invention, as well as mixtures of two, three or all four organisms,
each time obtaining the same result.
EXAMPLE 4
An outdoor oil cleaning test was performed on the east coast of the State of Virginia in the United States of America. Two lagoons were chosen for this.
The test lagoon was roughly circular and had
a diameter of about 23 meters and a gorge of about
3.65 meters. The diameter varied somewhat with the
tide. The test bed consisted of a 2.44m x 2.44m square panel frame, the panels
being 2.5 x 30.5 cm panels with flotation means on the sides. The control lagoon had a
width of about 30.5 meters and had a gorge with a width of about 6.10 m. The two lagoons, separated by about 107 m of land, were ideal test locations.
Crude oil (3.1 liters) was poured into both
the test bed and in the control bed.
A suspension of Candida lipolytica was added
2005 ATCC 20255 to approximately 3.2 kg of straw, 1.4 kg of bagasse and approximately 2 kg of cottonseed protein. The mixture was poured into the test bed. The control bed with the added oil was left intact.
We checked the test bed and the control bed
3 days later. The oil in the test bed was substantially completely degraded. The oil in the control bed had remained substantially unchanged. Samples taken from the beds revealed the presence of protozoa in the sample from the test bed, but not in the sample from the control bed. There was also microscopic green algae in the test sample but not in the control sample.
On the sixth day, the oil in the test bed
<EMI ID = 18.1>
that there was noticeably no change in the control bed. Here too, samples taken from the beds revealed the presence of microscopic green algae
and protozoa in the test bed sample
but not in the control bed sample.
Therefore, the oil in the test bed was noticeably degraded and the marine life was a
again abundant. However, in the witness bed,
where no microorganisms had been introduced, the oily sludge had remained and had substantially destroyed
any marine life that was originally present there.
Similarly, petroleum and oily residues can be degraded using one or more of the microorganisms described herein.
It can thus be seen that the present invention provides a desirable and advantageous means of degrading and cleaning oily residues and petroleum.
using microbial degradation, so as to restore an oil-polluted area to an ecologically clean and habitable environment. This process is carried out safely
and in a relatively economical manner without harming human, animal or marine life.
It should be understood that the present invention encompasses the use not only of the organisms described herein, but also the use of mutants derived therefrom, provided that these organisms perform the same function. It should therefore be understood that the present invention includes the use of subcultures obtained by various conventional microbiological techniques. These mutants and / or subcultures may differ in some respects from the new strains described above but work so as to degrade petroleum in a manner substantially identical to