CS48092A3 - Regeneration process of substrates containing micro-organisms - Google Patents

Description

! >• O: UJ 1 i ~ j ii

Lij m c £ ? <-· r ; X»': - > 5 —· -o 1 1 í lL co •v

Způsob regenerace substrátů obsahujících mikroorganismy

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu regenerace substrátů obsahujícíchmikroorganismy.

Dosavadní stav techniky

Frakce ropy, kapalné při teplotě místnosti, mají značnývýznam pro zásobování stacionárních a mobilních spotřebitelů energie. Zásobování těmitopotrubím nebo cisternovýmisilniční nebo kolejová. Přess těmito kapalnými frakcemi ropnými frakcemi se provádí budvozy, jejichž doprava je budvysokou opatrnost při manipulaciropy dochází, zvláště při nehodách způsobených například přehřátím ložisek v kolechnebo při silničních nehodách vozidel, ke znečištění životníhoprostředí ropnými deriváty. Pokud se tyto produkty dostanoupřímo do vodotečí, může se kontaminaci širokých oblastízabránit povrchovými barierami a souč^asným vázáním oleje nebobenzinu odpovídajícími hmotami nebo odsáváním ropných produktůz vodní hladiny.

Pokud se ropné produkty dostanou do písku, kameniva nebodo půdy, jsou těmito substráty přijímány a vodou se postupněa pomalu přemisťují.Takovým dlouhodobým působením mohou všakropné produkty vést k silnému znečištění spodních vod, takžese spodní vody stanou i nepoživatelnými. Při nehodách seproto zpravidla kontaminaci substrátů předchází, přičemž sekontaminované substráty vykopávají a zavádějí se kespeciálnímu zpracování. Takové speciální zpracování se provádínapříklad extrakci, nebo se konmtaminované substráty podrobujitepelnému zpracováni, při kterém ropné produkty shoří. V oboupřípadech se získá sterilní substrát, takže pokud se například ff má vrátit k zemědělským účelům, musí se „oživovat. 2

Jsou známy četné mikroorganismy, kzeré jsou schopnyodbourávat kapalné a plynné uhlovodíky a převádět je nabílkoviny. Kromě toho je známo, že mikroorganismy podléhajíadaptačnímu procesu a jsou schopny odbourávat i stoupajícíkoncentrace dokonce i škodlivých, toxických látek, jako jsounapříklad fenoly, aniž by docházelo k narušení mikroorganismů..Rovněž mikroorganismy, které jsou jakožto přirozená směsv substrátech, jako například v půdě, v písku nebo v kamenivu,jsou schopny odbourávat ropné produkty. Odbourávání je všaktak pomalé, že je zapotřebí přídavných opatření. Aby serychlost odbourávání zvýšila, je již známo přidávat do půdy,kontaminované ropnými produkty^bud směsné kultury, které jsounapříklad ve vinných sedlinách, nebo taká živiny ve formě-kompostů. Avšak nedostatkem těchto známých postupů je, žeprobíhají poměrně pomalu a kromě toho se s klesajícíkoncentrací ropných produktů.stává odbouráváni tak pomalým, že se musí

prováděJ dlouholeté ošetřování kontaminovanýchsubstrátů, aby se konečně dosáhlo úplného odstranění ropnýchproduktů ze substrátu. Úkolem vynálezu je proto vyvinout způsob regeneracesubstrátů obsahujících mikroorganismy, který by umožňovalodbourávat ropné produkty kapalné zvláště při teplotěmístnosti, přírodně se vyskytujícími mikroorganismy, přičemž byse získal přírodní substrát jak se zřeteklem na své složení,tak se zřetelem na mikroorganismy, který by byl bezprostředněvhodný pro pěstováni rostlin a pro podobné účely.Dalším úkolemvynálezu je urychlit odbourávání ropných produktů v substrátuve srovnání s dosud známými způso.by. Dalším úkolem vynálezuje dosaho.vat co možná, nepatrných koncentrací ropných produktův substrátů v krátké době.

Podstata vynálezu

Podstata způsobu regenerace substrátů, obsahujícíchmikroorganismy, jako například půdy a písků, které jsou 3 kontaminovány až do teploty 80 'C a zvláště při teplotě místnosti kapalnými ropnými produkty a ropnými frakcemi, jako jsou například topné oleje,přičemž je substrát smíšenfermentaci, zvláště aerobní zřetelem namikroorganismů. nafta a zvláště uhlovodíky,s živinami a směs se podrobujefermentaci, je podle vynálezu založena na tom, že se kontaminovaný" substrát misi sesterilovanou hmotou mikroorgasnismů ve hmotnostním množství,vztaženo na směs, 0,1 % až .5 % a zvláště 0,5 % až 2,0% a v průběhu fermentace se obsah vody udržuje na hmotnostnímmnožství alespoň 5,0 % a zvláště 10,0 až 15,0 %. Přidáním sterilované hmoty mikroorganismů se vytváří prorůst mikroorganismů, přirozeně se vyskytujících, v substrátuobzvláště přiznivá nabídka živin, přičemž sterilovaná hmotamikroorganismů bráni tomu, aby byl brzděn růst mikroorganismů,přirozeně se nacházejících v substrátu a aby nad nimidominoval jiný kmen. O sobě nepatrnou koncentraci hmotn. lostně0,1 až 5,0 % se neprovádí žádné umělé hnojení kontaminovanéhosubstrátu, nýbrž se toliko nepatrně zvyšuje hmotnost. Výhodnáhranice, hmotnostně 0,5 až 2,0 %, sterilní hmoty mikroorganismů optimalizuje nežádoucí objemový přírůstek seoptimální nabídku živin sterilní hmotou

Jestliže se obsah vody v průběhu fermentace udržuje alespoň hmotnostně 5,0 % a zvláště 10,0 až 15,0 %, zajišťuje se na jedné straně, že kapalné ropné frakce v substrátu setrvávají a že na druhé straně je zajištěnžádoucí vysoký růst mikroorganismů.

Jestlže se hmota mikroorganismů přeď míšením sesubstrátem tepelně steriluje, zvláště párou a především přiteplotě alespoň 105 'JC, zajistí' se na jedné straně, že se přimíšeni nezavedou do substrátu žádné látky, bránící růstumikroorganismů v substrátu, přičemž na druhé straně setepelnou sterilaci, zvláště sterilaci párou dosahuje narušenihmoty mikroorganismů, takže je umožněna snadnější dostupnostživin. 4

Jesliže se používá hmoty mikroorganismů, zvláštěextrahovaného mycelia z výroby antibiotik, - zviáště z výrobypenicilinu, dodává se obzvláště hodnotná živná látka, která sejiž osvědčila jakožto přísada do půdy, zvláště při ozeleňovánináspů a podobných míst, přičemž představuje obzvláště vysokýobsah živin na jednotku hmotnosti.

Pokud se jako hmoty mikroorganismů používá čeřících kalůz jednotek pro biologické čištění vody, dodávají se četnénejrůznějši živiny, při čemž zároveň dochází k účelnémubiologickému zpracováni takových čeřících kalů.

Pokud se fermentuje směs na bázi písku, přičemž seudržuje hmotnostní poměr pisku k substrátu, zvláště kekontaminované půdě 1 : 4 až 2 : i, může se dosáhnout obzvláštědobrého rozptýlení hmoty mikroorganismů na základě částicovéstruktury pisku, přičemž je obzvláště snadno dostupná poréznístruktura, která je účelná například pro přivádění kyslíkua pro odvádění produkovaných plynů.

Jestliže se na začátku fermenťace používá směsi nejvýšes hmotnostním obsahem ropných produktů 5,0 %, zvláště nejvýše 2,5 %, zabraňuje se poškození mikroorganismů, přirozeně se vyskytujících v půdě, přičemž se současně dosahuje adaptacemikroorganismů. Kromě toho se může na základě poměrně vysokékoncentrace dosahovat obzvláště rychlého odbouráni.

Pokud se při fermentaci přidává do směsí půda obsahujícíropné produkty ve vyšší koncentraci, než jakou má fermentovanásměs, mohou již adaptované mikroorganismy vysoce rychleodbourávat ropné produkty, přičemž se do směsi zavádí mladápopulace mikroorganismů, vyskytujících se v přírodnímsubstrátu.

Jestliže se před přidáním kontaminovaného substrátu dojiž částečně fermentované směsi část této částeně fermentovanésměsi odebere a smísí se obzvláště se směsi s nepatrnoukoncentraci ropných produktů a fermentuje se, může se takdosáhnout quasi kontinuálního postupu s jednotlivými stupni. 5 přičemž se vždy zajišťuje,fermentačniho misťa ke druhémucelková hmota zpracovávaného že koncentrace od jednohofermentačňimu místu klesá a žesubstrátu zůstává konstantní, přičemž na začátku fermenťace je koncentrace nejvyšší a nakonci fermentace je koncentrace ropných produktů nejnižší,takže vždy poslední místo fermentace vždy na konci vykazuježádoucí nejnižší koncentraci ropných produktů.

Urychlení fermentace lze dosahovat tak, že se v průběhufermentace nově přimíchává sterilovaná hmota mikroorganismů,s výhodou ve hmotnostním množství 0,1 až 5,0 %, zvláště 0,5 až2,0 %, vztaženo na celkovou hmotnost směsi.

Pokud se fermentuje směs se slámovou řezankou, dřevitouvlnou a s podobnými materiály, je obzvláště příznivé přiváděta odvádět plyny, přičemž se v substrátu obohacujímikroorganismy, odbourávejíci ce1ulózu.

Jestliže se směs v průběhu fermentace převrací na

A &amp; f arma í n r· n rr «? T

cz Μ ’ I·, λ i-? « A OJJi v i ao už v j w2. w v ·-»w aerobních podmínek.

Vynález blíže objasňují následující příklady praktickéhoprovedení, které však vynález nijak neomezuji. Příklady provedení vynálezu Příklad 1 12 kg zahradní6 kg písku zo velikosti zrn 0,5 mm až techniky. Nahradí se 324 golejem o teplotě varu 180 ažve Schwechatu, načež nastaví hmotnostní koncentrace uhlovodíků nana sušinu/, Hmotnostní obsah vody ve směsi se

Smísí sev Ganser/^orfu se půdy ze zahradnictví pískovny v Ganseřdorfu2,0 mm v misiči, známém ze stavutéto směsi extra lehkým topným360 ’C z produkce OMV rafieneriese směs opět promisí v misiči, takže se1,8% /vztaženoupraví na 15 %. Tři směsi shora uvedeného druhu se ponechají v hale o teplotě 6 22 "C ve třech nahoře otevřených nádchách 22 týdenního -převracení'. V tabulce J uvedená číslo představují středníhodnoty tří měření, podobně jako v následujících příkladech.Každý měsíc se odebírají vzorky a stanovuje se obsah extralehkého topného oleje.

Obsah vody se nastavuje, ' podobně jako v případě následujícícha na konci směsí vždy na začátku týdne na hmotnostně 15%Z. tabulek je %. týdne je hmotnostně 3 až 12zřejmé, že v prvních dvou měsících je pokles hmotnostníhoobsahu oleje vždy přibližně o 0,2 %, naproti tomu později setento pokles snižuje na přibližně hmotnostně 0,1 % za měsíc,naproti tomu od osmého měsíce je pokles obsahu oleje mimořádněmalý. Přiklad 2

Do směsi podle příkladu 1 se vnese mycelium houby, kteréje vedlejším produktem výroby penicilinu .za použiti houbyPěnicillium chrysogenum společnosti Biochemie Kund! v Tyrolskua je obchodním produktem, označovaných jako "Biosol".Biologická hmota se suší při teplotě nad 105 SC. Směsobsahující hmotu mikroorganismů., se upraví tak, že se udržujehmotnostní obsah topného oleje 1,3 % a hmoty mikroorganismů0,75 %, Obsah topného oleje v substrátu klesá' v prním měsíciobzvláště silně, a to na hmotnostně přibližně 0,6 %, přičemžnásledující pokles hmotnostního obsahu topného oleje je po 12měsících na 0,08 %, tedy na přibližně 1/7 hodnoty neošetřenéhosubstrátu. Příklad 3 Připraví semísto houbovéhoz čističky vod vzorek podlemycelia s/nadbytečný přikladu 2, přičemž seterilizované bakteriálníkal/ továrny na pe po užijehmotynici1in 7 společnosti Biochemie Kundl v Tyrolsku /obchodního názvu"Báctosol"/. Tato bakteriální hmota vede v prvních měsícíchk rychlému odbourání, načež se však získají přibližně stejnéhodnoty jako podle příkladu 2. Příklad 4

Do směsi podle příkladu 2 se přimísí slámová řezanka,Čímž se dosahuje při počáteční fermentaci lepšího odbourání.Konečné hodnoty jsou však obdobné jako podle příkladu 2. Přiklad 5

Do směsi podle příkladu 1 se přimísí 50 g slámovéřezanky, čímž se dosahuje lepší fermentace v počáteční fázi.Konečné hodnoty však odpovídají konečným hodnotám podlepřikladu 1, podle kterého se nepoužívá žádné slámové řezanky. Přiklad 6

Směs podle příkladu 1 se smísí s fermentovanou hroznovousedlinou, takže konečná směs obsahuje hmotnostně 2,5 %hroznové sedliny a 1,8 % topného oleje extra lehkého.Odbourání ropných derivátů, je podstatně rychlejší než podlepříkladu 1, přičemž ostatně konečná koncentrace po 12 měsícíchvykazuje pětinásobnou hodnotu než příklady podle vynálezu. Přiklad 7

Postupuje se způsobem podle příkladu 5, přičemž jekoncentrace fermentované hroznové sedliny hmotnostně 1,0 %.Počáteční odbouráni ropných derivátů je pomalejší, naprotitomu konečná koncentrace po 12 měsících je jako podle přikladu 6. 8 Přiklad 8

Směs podle příkladu 1 se smísí s kompostem a kůrou vehmotnostním poměru 1 : 1, takže konečná koncentrace v této směsi je hmotnostně 2,5 %, a koncentrace ropných derivátů je 1,8 %. Pokles obsahu ropných derivátů odpovídá v podstatě hodnotám podle příkladu 1, tedy neupravené směsi. Příklad 9 Připraví se směs podle příkladu 1 a přidá se hmotnostně1 % směsi 1 : 1 kompostu a kůry. Hodnoty se v podstatě nelišíod hodnot podle přikladu 8 Konečná koncentrace je podle oboupříkladů přibližně 0,6 %. Příklad 10

Směs podle příkladu 1 se smísí s hmotnostně 3,1 %sterilované biomasy čeřících kalů z městské biologickéčistírny vody. Pokles koncentrace ropných derivátů je v obouprvních měsících menší než podle příkladu 2, 3 a 4, vede všakjiž v 5. měsíci ke stejným hodnotám. Příklad 11

Do směsi podle příkladu 2 se přidá jak po druhém tak počtvrtém měsíci vždy hmotnostně 0,75 % houbového mycelia jakopodle příkladu 2. Jak je z číselných hodnot zřejmé, docházídalší přísadou houbového mycelia k drastickému poklesu obsahuoleje, přičemž se přibližně v polovici doby může dosáhnoutstejného absolutního poklesu obsahu ropných produktů. 9 Přiklad 12

Do směsi podle příkladu 3 se po dvou měsících a počtyřech měsících přidá vždy hmotnostně 0,75 % v příkladu 3chrakterizované bakteriální hmoty, přičemž se získajíanalogické hodnoty jako podle přikladu 11.

Hmotnostní údaje v následujících tabulkách odpovídají ppmropných produktů v sušině směsi.

Obsah ropných produktů se stanovuje infračervenýmzpůsobem v tetrachlormethanovém extraktu. . „

Vynález je blíže objasněn příklady praktického provedeni,přičemž se jakožto ropné frakce používá extra lehkého topnéhooleje. Obdobné výsledky vykázaly systematické pokusy s jinýmiropnými deriváty, jako je nafta, topný olej lehký a topný olejtěžký, přičemž se rovněž používalo sterilní hmotymikroorganismů ve hmotnostní koncentraci až 5,0 % a také až 6%ropných derivátů. Místo houbového mycelia a bakteriální hmotyz výroby penicilinu popřípadě místo čeřícího kalu z biologic-kých čističek vod se používalo také kvasnic a· kefirovýchkvasinek, přičemž se získaly odpovídající hodnoty.

Průmyslová využitelnost Účinný způsob odbouráváni ropných produktů v pevnýchsubstrátech za použití mikroorganismů.

Tabulka Σ Příklad '__i_____2______3_____4____5_ 6__ ppm po mísících--------------------,----- 1 15.750 6 .320 5-400 6.120 15.500 12.650 2 12.000 5.750 4. 450 4.300 11 · 800 : 10.500 3 10.800 4-020 3-500 3. 510 10 .750 8 .650 4 10-000 3 -700 3.330 3 -300 9.900 7-550 5 8.650 3-030 3. 100 3-050 8 *580 6 -090 6._____7.900 2-000 2.080 2-.100 7.880 _5.040 7 7.350 1.800 1.900 1.870 7 -400 4-680 8 7 -070 1 .210 1.310 1-320 7.000 4.510 9 6-820 900 950 1 -010 6-810 4.500 10 6-670 850 850 870 6.630 4 .000 1 1 6.100 830 830 840 6 .1 00 3.900 12 6«020 800 800 810 6-010 3 -850 10 a

Tabulka II Příklad - 7 8 9 10 1 1 1 2 ppm po mašících 1 12-900 16-020 15-090 8 .300 6.320 5.400 2 10-850 11*900 11.900 6-420 5,750 4.450 3 8 .970 10.880 10-600 4 -700 3-520 3. 020 4 ' 7-850 9.900 10-000 2.980 3 -300 2-900 5 6-190 8-700 8 -750 2.900 1.950 2. 020 6 5 «140 7 -950 8 -000 2-100 900 1.050 7 4 -720 7.530 7 »400 2-000 8 4-590 7 ‘120 6.970 1 -300 9 4 »300 6-900 6.850 950 -« r\ 1 M 4 > 090 6 ‘590 6‘690 850 1 1 3 ‘920 6 1 0 6»120 840 12 3.870 6‘030 6. 010 810

Claims (11)

1. F A' ř ” ~n «jr· i Ξ i 70 6 s f í > ·' ? 1 ,Ύ O i : O ' ' c? * CZ *: OT i- > j Ě i í 3 } 03 i i » -< m j —. 1 1 -c JL PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob regenerace substrátů obsahujících mikroorganismy, jako například půdy a písku, které jsou “ kontaminovány ropnými produkty a ropnými frakcemi, kapalnými až do teploty 80 ’C a zvláště při teplotě místnosti, jakojsou například topné oleje, nafta a zvláště uhlovodíky,přičemž je substrát smíšen s živinami a podrobuje sefermentraci, zvláště aerobní fermentaci, vyznačují-cí se tím, že se kontaminovaný substrát mísí sesterilovanou hmotou mikroorganismů ve hmotnostním množství,vztaženo na hmotnost směsi, O,1 % až 5,0 % a zvláště 0,5 %až 2,0 %, a v průběhu fermentace se obsah vody udržuje na hmotnostním množství alespoň 5 % a zvláště 10,0 % až 15,0 %.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující setím, že se hmota mikroorganismů před míšením steriluje,zvláště párou, především'při teplotě alespoň 105 3 C.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2,vyznačujícíse t i m , že se jakožto hmoty mikroorganismů používázvláště extrahované hmoty mycelia z výroby antibiotik,především penicilinu,
4. 4. Způsob podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačujícíse t i m , že se jakožto hmoty mikroorganismů používásterilovaného čeřícího kalu z biologických čističek vody.
5. 5. Způsob podle nároku 1 až 4, vyznačujícíse t í m , že se fermentuje směs na bázi pisku, při-čemž se udržuje hmotnostní poměr písku k substrátu, zvláštěke kontaminované půdě s výhodou 1 : 4 až 2 : 1. - 12 -
6. 6. Způsob podle nároku 1 až 5, vyznač ujicí se t í m , že se na začátku fermentace používá směsiobsahující hmotnostně nejvýše 5,0 % a především 2,5 % ropných produktů.
7. 7. Způsob podle nároku 1 až 6, vyznačujícíse t i m , že se v průběhu fermentace do směsi přidávápůda kontaminovaná vyšší koncentraci ropných produktů. v 'i i
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se t 1 m ,že se před přidáním kontaminovaného substrátu do jižčástečně fermentované směsi část této směsi odebírá, mísí sese směsi zvláště o nižší koncentraci ropných produktůa fermentuje se.
9. 9. Způsob podle nároku 1 až 8, vyznačuj leise t 1 m , že se v průběhu fermentace do směsi přimí-chává sterilní hmota mikroorganismů s výhodou ve hmotnostnímmnožství O,1 % až 5,0 % a především 0,5 % až 2,0 %.
10. 10. Způsob podle nároku 1 až 9, vyznačuj ícíse t 1 m , že se fermentuje směs obsahující slámovouřezanku, dřevitou vlnu nebo podobné materiály.
11. 11. Způsob podle nároků 1 až 10, vyznačujícíse t 1 m , že se směs v průběhu fermentace převrací zapřívodu vzduchu.