NO882525L - Fremgangsmaate for reduksjon av mikrobiell vekst i lagringssystem inneholdende flytende hydrokarboner. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for anvendelse av biocid-behandlet vann for å redusere mikrobiell vekst i lagringssystemer inneholdende flytende hydrokarboner.

Hydrokarbonvæsker, såsom kerosin, jetdrivstoff, gassoljer og smøreoljer lagres ofte i systemer såsom lagringstanker, flydrivstoff-tanker og lasterom i tankskip. Ved lagring på denne måten vil vann uunngåelig akkumuleres i bunnen av systemet på grunn av kondensasjon av vann fra varm luft på veggene i systemet, separasjon av fritt vann som trer inn i systemet med hydrokarbonvæsken eller lekkasjer i systemet. Ofte er mikroorganismer såsom bakterier, sopper, gjær og mugg til stede i luften og vannet som trenger inn i lagringssystemet. Disse forurensningene vil raskt formere seg fordi hydrokarbonvæsken ved vann/hydrokarbongrenseflaten tjener som et næringsmiddel for deres vekst. Dersom dette ikke kor-rigeres er resultatet av denne mikrobielle veksten (1) korrosjon av metal1 substratet for systemet; (2) gjenstopping av utstyr såsom filtere, motordrivstoffrør, dyser, sepa-ratorer osv.; og (3) forurensning av hydrokarbonvæsken med vann på grunn av feilfunksjon av utstyr såsom et filter/en separator. Punktene (2) og (3) er spesielt kritiske når hydrokarbonvæsken er et jetdrivstoff, idet fritt vann, som danner iskrystaller ved store høyder, eller partikler i drivstoffet kan føre til fi 1tergjenstopping ombord i flyet.

Forskjellige fremgangsmåter har vært foreslått for å overvinne problemene forbundet med mikrobiell vekst i lagringssystemer. Selv om individuelle celler kan forbli levedyktige i hydrokarbonvæsken kan f.eks. mikroorganismer bare gro og reprodusere seg i vandig omgivelser. Følgelig er den mest effektive måten å forhindre mikrobiell vekst på å eliminere alt vann fra systemet. Imidlertid kan det forekomme at væskelagringssystemet ikke kan drives riktig eller være fritt-avtømmende, slik at mikrobiell vekst utvikles i det akkumulerte vannet. I dag er den eneste løsningen i slike tilfeller å tømme lagringssystemet og rense den mikrobielle veksten fra systemet manuelt. Denne fremgangsmåten er dyr på grunn av både renseomkostnlngene og den tiden systemet er ute av drift.

Anvendelsen av biocier har også vært foreslått for å kontrollere mikrobiell vekst. For at biocidet skal være effektivt må det imidlertid være til stede i vannfasen, enten ved direkte tilsats eller ved fordeling fra hydrokarbonvæsken. Dersom det tilsettes direkte til vannfasen i systemet og får forbli der i et lengere tidsrom; dvs. typisk en uke eller mer (som illustrert i britisk patent nr. 1,372,560 og U.S.-patent nr. 3,251,662), kan biocidet diffundere fra vannet inn i hydrokarbonvæsken og gjøre denne uakseptabel for anvendelse. Dette er spesielt tilfelle for jetdrivstoff som må oppfylle strenge spesifikasjoner, såsom ASTM-test D-1655 i USA som ikke tillater biocid-tilsats. I tillegg er avhending av vannfasen komplisert idet denne nå inneholder et biocid.

Dersom biocidet tilsettes til hydrokarbonvæsken (som f.eks. i U.S.-patentene 3,628,926 og 4,086,066) vil biocidet diffundere inn i vannfasen for å kontrollere mikrobiell vekst. Imidlertid har denn fremgangmsåten de samme ulempene som tilsatsen av biocidet til vannfasen ved at biocidet vil være til stede i hydrokarbonvæsken, som derved eventuelt ikke oppfyller de påkrevde spesifikasjonene og følgelig er uakseptabel for anvendelse.

På bakgrunn av manglene forbundet med de fremgangsmåter som er foreslått innen teknikkens stand ville det være ønskelig å ha tilgjengelig en enkel, men effektiv fremgangsmåte for å kontrollere mikrobiell vekst i lagringssystemer inneholdende flytende hydrokarboner, spesielt jetdrivstoffer, som minimaliserer biocid-forurensningen av nevnte væsker uten at disse først må fjernes fra systemet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en hensiktsmessig, men effektiv fremgangsmåte for å kontrollere mikrobiell vekst i et lagringssystem samtidig som eventuelle negative virkninger på kvaliteten av hydrokarbonvæsken som inneholdes deri, minimaliseres. I den mest omfattende utførelsen innbefatter denne fremgangsmåten: 1. tilsats av vann inneholdende et biocid som har en aktiv anti-mikrobiell bestanddel tile t lagringssystem inneholdende en hydrokarbonvæske hvori en mikrobiell vekst finnes på minst en del av gulvet i nevnte system, 2. den mikrobielle veksten bringes i kontakt med den aktive bestanddelen i nevnte biocid-behandlede vann i et tidsrom som er tilstrekkelig til å avlive i det minste en del av nevnte vekst, og 3. fjernelse av i det minste en del av det biocid-behandlede vannet fra systemet, hvor systemet holdes i en hviletilstand under trinnene 1-3, slik at overføringen av nevnte aktive bestanddel til hydrokarbonvæsken minimaliseres.

Den aktive bvestanddelen i det uttømte vannet kan deretter nøytraliseres til en ikke-toksisk form for å lette avhend-ingen av vannet. Hydrokarbonvæsken bør også undersøkes for å bekrefte at den oppfyller de aktuelle spesifikasjonene. Ytterligere behandling av hydrokarbonvæsken (f.eks. ved leirfiltrering) kan utføres for å sikre fjernelse av eventuelle rester av aktiv bestanddel.

Fremgangsmåten som her er beskrevet tilveiebringer en enkel teknikk for anvendelse av biocid-behandelt vann for effektivt å redusere eller eliminere mikrobiell vekst i et lagringssystem inneholdende hydrokarbonvæske uten negativt å påvirke kvaliteten av væsken som er igjen i systemet under biocid-behandlingen. Denne fremgangsmåten, som hensiktsmessig kan anvendes på I det vesentlige enhver type lagrings- eller drivstoff-håndteringssystem, muliggjør videre miljømessig akseptabel vannbehandling og —avhending. Figur 1 viser en foretrukket utførelse av biocid-behandlings-prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse. Figurene 2-5 viser prosentandelen avlivede bakterier og sopp under laboratorieforsøk ved anvendelse av to kommersielt tilgjengelige biocider ved flere konsentrasjoner.

Når oppfinnelsen nå er beskrevet I generelle vendiger skal det vises til figur 1 som utelukkende er ment å illustrere oppfinnelsen. Slike detaljer er innbefattet som er nødvendige for en klar forståelse av hvordan foreliggende oppfinnelse kan anvendes. Det er ikke hensikten å begrense omfanget av foreliggende oppfinnelse til den spesielle konfigurasjonen som er vist, idet andre mulige konfigurasjoner ligger Innenfor rammen av oppfinnelsen. Spesielle deler, såsom instrumetnering og annet prosessutstyr og kontroll-innretninger som er uvensentlige når det gjelder foreliggende oppfinnelse er utelatt for enkelhets skyld. Variasjoner som vil være åpenbare for fagmannen for kontroll av mikrobiell vekst er innbefattet innenfor omfanget av foreliggende oppf innelse.

I figur 1 er det vist et lagringssystem 10 som er delvis fylt med et øvre lag av hydrokarbonvæske 12. Kilden for hydrokarbonvæsken er ikke kritisk og kan variere innenfor vide grenser. Typisk vil væsken være en petroleumshydrokarbon-væske, såsom kerosin, bensin, jetdrivstoff, diseldrivstoff, gassoljer o.l. Laringssystem 10 inneholder også et lavere lag av vann 14 i kontakt med bunnen eller gulvet av systemet 10, hvor vannet inneholder en eller flere mikroorganismer og er separert fra hydrokarbonvæsken 12 ved en flytende hydro-karbon/vann-grenseflate 16.

Som et første trinn ved foreliggende oppfinnelse innføresvann inneholdende et biocid som har en aktiv anti-mikrobiell bestanddel i den nedre delen av systemet 10 gjennom rør 18, fortinnsvis ved et punkt under nivået for hydrokarbonvæske/- vann-grenseflaten 16 (f.eks. et drenrør). Mengden eller volumet av vann er ikke kritisk. Siden imidelrtid mikro-oranismene vil vise sen tendens til å formere seg på gulvet av systemet 10, bør mengden vann som tilsettes være tilstrekkelig til å dekke i det minste en del, fortrinnsvis en hoveddel av gulvet i systemet 10. Best resultater vil oppnås dersom mengden vann som tilsettes er tilstrekkelig til å dekke 1 det vesentlig hele gulvet av systemet 10. Vannet kan være avledet fra enhver egnet kilde innbefattende destillert vann, kommunalt vann eller industrielt vann.

Det spesielle biocidet som anvendes er ikke kritisk og kan velgesfra en lang rekke forbindelser som er tilgjengelige på markedet, avhengig av den spesielle mikroorganismen eller organismene som forurenser systemet. Typisk vil biocidet inneholde enaktiv anti-mikrobiell bestanddel som reagerer med den mikrobielle veksten så vel som andre materialer som kan være inerte, bæreroppløsningsmidler o.l. Egnede biocider innbefatter de som markedsføres under betegnelsene "DBNPA 7287" (Dow), "Omadine TBAO" (Olin) og "Kathon FP" (Rohm og Haas).

Tilsvarende er konsentrasjonen av biocidet i vannet ikke kritisk og kan variere innenfor vide grenser avhengig av konsentrasjonen av den aktive bestanddelen i det spesielle valgte biocidet, såvel som tidsrommet den aktive bestanddelen befinner seg i kontakt med den mikrobielle veksten. Generelt må konsentrasjonen av aktiv bestanddel i vannet bare være tilstrekkelig til å avlive eller redusere minst en del av den mikrobielle veksten de kommer i kontakt med. Dersom kon-sentraj sonen av aktiv bestanddel er for lav vil det oppnås meget liten reduksjon i mikrobiell vekst, eller forlenget kontakttid (dvs.over 7 dager) vil være påkrevet for å oppnå betydlig reduksjon i mikrobiell vekst. Imidlertid vil meget høy konsentrasjon av aktiv bestanddel fremme overføring av biocid-komponentene (innbefattende den aktive bestanddelen) til. hydrokarbonvæsken. Følgelig er det foretrukket at konsentrasjonen av aktiv bestanddel i vannet er tilstrekkelig til å eliminere en hoveddel, mer foretrukket minst 99$ og mest foretrukket i det vesentlige all (dvs. minst 99,9$) av den mikrobielle veksten det kommer i kontakt med innenfor et tidsrom på 5 dager eller mindre, mer foretrukket i løpet av ca. 3 dager eller mindre. Typisk vil konsentrasjonen av aktiv bestanddel i vannet være minst ca. 10 vekt-ppm, fortrinnsvis minst 20 vekt-ppm, og vil variere fra ca. 10 til ca. 200 vekt-ppm eller mer, fortrinnsvis fra ca. 20 til ca. 100 vekt-ppm, 1 kontakttider på 120 timer eller mindre, fortrinnsvis 100 timer eller mindre, og mer foretrukket 75 timer eller mindre.

Den minimale kontakttiden vil variere avhengig av konsentrasjonen av aktiv bestanddel i vannet og den ønskede reduk-sjonen i mikrobiell vekst. Følgelig må den minimale kontakttiden bare være tilstrekkelig til å avlive i det minste en del av den mikrobielle veksten som middelet kommer i kontakt med. I praksis vil imidlertid kontakttiden være minst 24 timer. Som sådan vil kontakttiden for aktiv bestanddel med mikrobiell vekst typisk variere fra ca. 24 timer til ca. 120 timer, fortrinnsvis fra ca. 24 timer til ca. 100 timer, og mer foretrukket fra ca. 24 til ca. 75 timer.

Etter kontakt mellom det biocid-behandlede vannet og den mikrobielle veksten blir, i det minste en del av, fortrinnsvis i det vesentlige alt, av det brukte biocid-behandlede vannet fjernet fra systemet 10 gjennom rør 20 som finnes i den nedre delen av dette. Dette vil også minimalisere overføringen av biocid-komponentene til hydrokarbonvæsken 12.

Under fremgangsmåten ovenfor, spesielt kontakttrinnet, er det foretrukket at hydrokarbonvæsken 12 og det biocid-behandlede vannet 14 holdes i en hviletilstand for ytterligere å minimalisere overføringen av biocid-komponentene til væsken 12.

Etter fjernelse kan det det biocid-behandlede vannet lagres for videre anvendelse, anvendes for å behandle mikrobiell vekst i andre lagringssystemer (med ytterligere biocid-tilsats som supplering), eller avhendes på en miljømessig akseptabel måte. Mulige avhendingsteknikker innbefatter å sende det biocid-behandlede vannet til et avfallsbehandlings-anlegg forutsatt at konsentrasjonen av aktiv bestanddel er tilstrekkelig lav (typisk 1 vekt-ppm ellermindre) , eller den aktive bestanddelen kan deaktiveres kjemisk. Som et eksempel på sistnevnte fremgangsmåte viser figur 1 at brukt biocid-behandlet vann føres gjennom rør 20 til en behandlingstank 22 hvori vannet bringes i kontakt med et kjemikalium innført i tank 22 gjennom rør 24. Dersom "Kathon FP" benyttes er den aktive bestanddelen (isotiazolin) funnet å kunne nøytrali-seres effektivt med natriumbisulf itt, fra ca. 18 til ca. 36 deler bisulfitt er påkrevet for hver del isotiazolin. Når den aktive bestanddelen er nedbrutt kan vannet deretter avhendes på konvensjonell måte gjennom rør 26.

Selv om kontakttidenmellom hydrokarbonvæsken 12 og biocid-behandlet vann 14 bør minimaliseres og systemet 10 beholdes hvilende er det foretrukket at prøverav vann 12 tas etter fjernelse av nevnte vann og analyseres med henblikk på forurensning ved den aktiuve bestanddelen. Typisk vil hydrokarbonvæsken 12 være i det vesentlige fri for aktiv bestanddel; dvs. konsentrasjonen av aktiv bestanddel i hydrokarbonvæsken 12 vil være 0,5 vekt-ppm eller mindre. Som en ytterligere sikkerhetsforanstaltning kan væsken 12 undergå ytterligere behandling (f.eks. leirbehandling) forå fjerne eventuelle rester av aktiv bestanddel.

Temperaturen og trykket hvorved den ovenfor omtalte biocid-behandlingsprosessen utføres er ikke kritisk og kan variere innenfor vide grenser. Imidlertid er værelsesbetingelser foretrukket.

Forteliggende oppfinnelse skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til følgende,ikke-begrensende, eksemplene.

Eksempel 1

En serie forsøk ble utført i en 18,9 liters beholder ved anvendelse av to kommersielt tilgjengelige biocider ved flere forskjellige konsentrasjoner. Femten liter flydrivstoff med en spesifikk tetthet på ca. 0,8 og 150 ml Bushnel 1-Haas medium med en spesifikk tetthet på ca. 1 ble tilsatt til beholderen slik at drivstoff-til-vann-forholdet var 100. Aktivt voksende populasjoner av bakterier ( Pseudomonas aeruq inosa) og sopp ( Cladosporium resinae) ble tilsatt til vannlaget i beholderen ved anvendelse av en sprøyte med lang nål. De blandede mikrobielle populasjonene fikk gro i 7 dager, det ble derved dannet matter på bunnen av beholdren. Det forurensede vannet ble deretter bragt i kontakt med (eller behandlet med) vann inneholdende fra 20 til 160 vekt-ppm "Kathon FP" (dvs. fra 2,4 til 19,2 vekt-ppm isotiazolin) og prosentandelen bakterier og sopp avlivet ved hver konsentrasjon ble bestemt ved å måle nivåene av levedyktige oranismer i vannprøver tatt like før biocid-tilsetning og 8 timer, 1 dag, 2 dager og 3 dager deretter. Mikrobielle nivåer ble bestemt ved å anvende "Viable Plate Count"-fremgangsmåten hvori en prøve av vannfasen fortynnes i steril fortyn-ningsbuljong (isotonisk saltvannsoppløsning) og en porsjon på 1 ml derav plassers på en Petri-skål inneholdende ernærings-agar. Hver mikrobielle celle vil danne en koloni på skålen i løpet av 2-3 dager og ved å telle antallet kolonier og ta hensyn til fortynningsfaktoren kan den opprinnelige tellingen bestemmes (se Stanier, R.Y. et al., "The Microbial World", side 301-302, Prentice-Hall, New York (1970) for ytterligere informasjon vedrørende "Viable Plate Count"-fremgangsmåten).

Prosentandelen bakterier og sopp avlivet ved anvendelse av "Kathon FP" er vist i figurene 2 og 3. Figur 2 viser at ca. 99,99$ reduksjon av bakteier kan oppnås med ca. 10 vekt-ppm isotiazolin i løpet av et tidsrom på 24 timer. Større reduksjoner (dvs. 99,999$ eller mer) kreverca. 20 vekt-ppm isotiazolin og en kontakttid på 72 timer. Tilsvarende viser figur 3 at minst ca. 10 vekt-ppm isotiazolin var påkrevet for å opnå ca. 99$ reduksjon av sopp i løpet av ca. 48 timer, mens ca. 20 vekt-ppm isotiazolin ga 99,9$ reduksjon i det samme tidsrommet.

Tilsvarende forsøk ble utført ved anvendelse av fra 200 til 1600 vekt-ppm "DBNPA 7287" (dvs. fra 40 til 320 vekt-ppm dibromnitrilpropionamid). Resultatene av disse forsøkene er gjengitt i figurene 4 og 5. Figur 4 viser at ved 40 vekt-ppm DBNPA kan en reduksjon på 99,9999$ i bakterier oppnås i løpet av 24 timer, mens en reduksjon på 99,999999$ kan oppnås i løpet av 72 timer. Figur 5 viser av 40 vekt-ppm DBNPA vil eliminere mer enn 99$ av soppen i løpet av 24 timer, mens ca. 99,999$ elimineres i løpet av 72 timer.

Figurene 2-5 viser også at kontakttiden for den mikrobielle veksten med den aktive anti-mikrobielle bestanddelen kan reduseres ved å anvende høyere konsentrasjoner av aktiv bestanddel.

Eksempel 2

Foreliggende oppfinnelse ble feltundersøkt i en lagringstank på 4.769.600 liter inneholdende 2.384.800 liter flydrivstoff. To porsjoner på 18.927 liter rent vann, hver inneholdende 24 vekt-ppm isotiazolin, ble pumpet inn i tanken gjennom et utløpsrør under drivstoffnivået. 757 liter vann-bunnprodukt fra andre lagringstanker inneholdende bakterie- og sopp-populasjoner ble deretter pumpet inn i tanken gjennom utløpsrøret for å sikre at en målbar biologisk populasjon innledningsvis er til stede. Det ble tatt prøve av vannfasen i tanken straks etter tilsats av det forurensede vannet og ved 16, 40 og 64 timer etter tilsatsen. Tellinger av levedyktige bakterier og sopp ble bestemt ved anvendelse av "Viable Plate Count"-fremgangsmåten beskrevet i eksempel 1, og resultatene er sammenfattet i tabell 1 nedenfor:

Vannfasen ble deretter tappet fra lagringstanken til en tankbil og bragt i kontakt med 1000 vekt-ppm av natriumbi-sulfitt, som ga 99,9$ nøytral i sasjon av isotiazolin. Prøver avdrivstoffet somv ar igjen i lagringstanken ble analysert med henblikk på siotiazolin-forurensning ved anvendelse av HPLC. Resultatene av disse forsøkene er vist i tabell 2 nedenf or:

Selv om isotiazolin-forurensning av drivstoffet ikke kunne detekteres etter nøytralisasjon ble drivstoffet underkastet viderebehandling med attapulgitt-leire for å sikre full-stendig fravær av den aktive bestanddelen.

Eksempel 3

En prøve av flydrivstoff inneholdende 100 vekt-ppm "Kathon FP" ble ført gjennom en leir-sidestrøm-sensorkapsel belagt med 30/60 L-V-M attapulgitt-leire ved 100 ml/min. Prøver ble tatt før og etter leiren ved valgte intervaller og analysert ved hjelp av HPLC. Resultatene av HPLC-analysen er gjengitt i tabell 3 nedenfor:

Tabell 3 viser at attapulgitt-leire effektivt kan fjerne i det vesentlige alt av den mer drivstoff-oppløselige fraksjonen av "Kathon FP" (651-komponenten) , så vel som den mindre drivstoff-oppløselige fraksjonen (573-komponenten) fra flydrivstoffet.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å eliminere minst 99% av en mikrobiell vekst som er til stede ved bunnen av et lagringssystem Inneholdende en hydrokarbonvæske, karakterisert ved at den innbefatter: (a) tilsats av vann inneholdende minst ca. 10 vekt-ppm av en aktiv anti-mikrobiell bestanddel til systemet ved et punkt under hydrokarbonvæsken og i en mengde tilstrekkelig til å dekke i det vesentlige hele bunnen av nevnte system; (b) den aktive bestanddelen bringes i kontakt med den mikrobielle veksten som er dekket av vannet i 120 timer eller mindre; og (c) fjernelse av i det vesentlige alt vannet fra systemtet, slik at det etterlates en hydrokarbonvæske i systemet som er i det vesentlige fri for aktiv bestanddel, hvor systemet holdes i en hviletilstand under (a)-(c).

2 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at minst 20 vekt-ppm av nevnte aktiv bestanddel er til stede i vannet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kontakttiden i (b) varierer fra ca. 24 til 120 timer.

4 . Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at kontakttiden i (b) varierer fra ca. 24 til ca. 100 timer.

5 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hydrokarbonvæsken er valgt fra gruppen bestående av kerosin, bensin, jetdrivstoff, diseldrivstoff, gassoljer og blandinger derav.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at hydrokarbonvæsken omfatter jetdrivstoff.

7 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den aktive bestanddelen er isotiazolin.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hydrokarbonvæsken fra (c) bringes i kontakt med leire for å fjerne gjenværende aktive bestanddel fra nevnte væske.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den mikrobielle veksten er valgt fra gruppen bestående av bakterier, sopp, gjær, mugg og blandinger derav.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytterligere innbefatter trinnene: (d) nøytralisasjon av den aktive bestanddelen i vannet fjernet i (c); og (e) avhending av vannet dannet i (d).

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den aktive bestanddelen nøytraliseres med natriumbi sulfitt.