PL170304B1 - Sposób regenerowania zawierajacych mikroorganizmy podlozy PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób regenerowania zawierajacych mikroorganizmy podlozy, zwlaszcza ziemi, pia- sków lub im podobnych, skazonych cieklymi w temperaturze do 80°C, zwlaszcza w temperaturze pokojowej, produktam i naftowymi, frakcjami ropy naftowej lub im podobnymi, zwlaszcza olejami opalowymi, olejami do silników wysokopreznych, zwlaszcza weglowodorami, wykazu- jacy mieszanie podloza ze skladnikami odzywczymi i poddawanie tej mieszanki fermentacji aerobowej, znamienny tym, ze skazone podloze miesza sie z wyjalowiona masa mikroorganiz- mów w ilosci co najwyzej 5,0% wagowych, korzystnie 0,1-5,0% wagowych, zwlaszcza 0,5-2,0% wagowych, odnoszac do ilosci mieszanki, a podczas fermentacji utrzymuje sie zawartosc wody co najmniej 5,0% wagowych, zwlaszcza 10,0-15,0% wagowych. ( 5 4 ) Sposób regenerowania zawierajacych mikroorganizmy podlozy PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób regenerowania zawierających mikroorganizmy podłoży.

Ciekłe w temperaturze pokojowej frakcje ropy naftowej mają duże znaczenie dla zasilania stacjonarnych i ruchomych użytkowników energii. Doprowadzenie tych frakcji ropy naftowej następuje albo rurociągami albo wagonami-cysternami, które transportuje się drogami lub też szynami. Pomimo wysokiej staranności przy manipulacjach z tymi ciekłymi frakcjami ropy naftowej dochodzi, zwłaszcza w razie nieszczęśliwych wypadków, takich jakie mogą występować np. wskutek przegrzanych łożysk kół lub wskutek zderzeń pojazdów drogowych, do kontaktu ciekłych pochodnych ropy naftowej ze środowiskiem naturalnym. Jeśli produkty te bezpośrednio wchodzą do obiegu wody, to przez stawianie barier powierzchniowych i równoczesne wiązanie olejów lub benzyn za pomocą odpowiednich środków wiążących albo przez odsysanie tych powierzchni można zapobiegać na ogół skażeniu dalszych obszarów.

170 304

Jeśli produkty naftowe przedostaną się do piasku, żwiru lub ziemi, to są one przez te podłoża wchłaniane i w razie zasilania wodą powoli i stopniowo uwalniane. Takie długotrwałe uwalnianie tych produktów naftowych może jednak prowadzić do wzmożonego skażenia cieków wód gruntowcli cdutu7aca m? nio m n7nie yucnHAw zzAH omntowvrh woVnrcvętor ón —In w . , ~ -i _; .A. , , j ~ j ~ „ χ — .

użytkowych. Odpowiednio do tego w razie nieszczęśliwych wypadków skażenia podłoży postępuje się z reguły tak, ze skażone podłoża wykopuje się i poddaje specjalnej obróbce. Taką obróbkę specjalną można przeprowadzać np. drogą ekstrakcji, albo też podłoże skażone poddaje się obróbce cieplnej, przy czym spalają się produkty naftowe. W obu przypadkach następnie występuje podłoże wyjałowione, które, o ile np. ma być przywrócone użytkowaniu rolniczemu, musi zostać ożywione.

Znane są liczne mikroorganizmy, które są zdolne do rozkładania ciekłych lub tez gazowych węglowodorów i do przekształcania ich w białko. Nadto wiadomo, ze mikroorganizmy podlegają procesowi adaptacji i są w stanie, same nie ulegając uszkodzeniu, degradować nawet rosnące stężenie toksycznych substancji, takich jak fenole itp. Również te mikroorganizmy, które jako naturalna mieszanka występują wewnątrz podłoży, takich jak ziemia, piach, żwir itp., są zdolne do degradacji produktów naftowych. Rozkład ten następuje jednakże tak wolno, że niezbędne są dodatkowe środki. W celu zwiększenia szybkości rozkładu znane jest już dodawanie albo kultur mieszanych, takich jakie dla przykładu występują w wytłokach z winogron, albo też substancji odżywczych w postaci kompostu do ziemi skażonej produktami naftowymi. W przypadku tych znanych sposobów jest również niekorzystne to, że rozkład następuje dość wolno i nadto, ze wraz ze zmniejszającym się stężeniem oleju rozkład staje się tak powolny, iż musi po części następować długoletnia obróbka skażonego podłoża, by osiągnąć zasadniczo całkowity rozkład ropy naftowej.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu regenerowania zawierających mikroorganizmy podłoży, który pozwoliłby na degradację ciekłych, zwłaszcza w temperaturze pokojowej, produktów naftowych lub im podobnych za pomocą naturalnie występujących mikroorganizmów, tak żeby zarówno w zestawie jak i z mieszanką mikroorgamzmow było otrzymywane podłoże naturalne, które można byłoby bezpośrednio stosować np. do uprawy roślin itp. Dalszym celem wynalazku jest przyspieszenie rozkładu produktów naftowych w podłożu w porównaniu ze znanymi sposobami. Kolejnym celem wynalazku jest uzyskanie w krótkim czasie możliwie nikłego stężenia ostatecznego produktów naftowych w podłożu.

Sposób regenerowania zawierających mikroorganizmy podłoży, zwłaszcza ziemi, piasków lub im podobnych, skażonych ciekłymi w temperaturze do 80°C, zwłaszcza w temperaturze pokojowej, produktami naftowymi, frakcjami ropy naftowej lub im podobnymi, zwłaszcza olejami opałowymi, olejami do silników wysokoprężnych, zwłaszcza węglowodorami, wykazujący mieszanie podłoża ze składnikami odżywczymi i poddawanie tej mieszanki fermentacji aerobowej, polega według wynalazku na tym, że skażone podłoże miesza się z wyjałowioną masą mikroorganizmów w ilości co najwyżej 5,0% wagowych, korzystnie 0,1-5,0% wagowych, zwłaszcza 0,5-2,0% wagowych, odnosząc do ilości mieszanki, a podczas fermentacji utrzymuje się zawartość wody co najmniej 5,0% wagowych, zwłaszcza 10,0-15,0% wagowych. Dzięki dodaniu wyjałowionej masy mikroorganizmów pojawia się szczególnie korzystna oferta substancji odżywczych dla rozwoju mikroorganizmów naturalnie występujących w podłożu, przy czym dzięki wyjałowionej masie mikroorganizmów zapobiega się hamowaniu rozwoju mikroorganizmów naturalnie występujących w podłożu i dominowaniu innego szczepu. Dzięki dość małym stężeniom rzędu 0.1-5,0% wagowych nie przeprowadza się sztucznego rozcieńczania skażonego podłoża, lecz dochodzi zaledwie do nikłego wzrostu ciężaru całkowitego. Korzystny zakres 0,5-2,0% wagowych wyjałowionej masy mikroorganizmów prowadzi się do optymalizacji niepożądanego pizyrostu objętości względem optymalnej podaży substancji odżywczych przez wyjałowioną masę mikroorganizmów. Jeśli podczas fermentacji utrzymuje się zawartość wody co najmniej 5,0% wagowych, zwłaszcza 10,0-15,0% wagowych, to po pierwsze zapewnia się, ze ciekłe frakcje ropy naftowej pozostaną w podłożu, a po drugie zapewnia się żądany wysoki rozwój mikroorganizmów.

170 304

Jeśli masę mikroorganizmów przed zmieszaniem z podłożem wyjałowi się na gorąco, zwłaszcza wyjałowi się parą, korzystnie w temperaturze 105°C, to zapewnia się, że do tego podłoża podczas zmieszania me wprowadzi się żadnych substancji hamujących rozwój mikroorganizmów w

I· x-> r-r» ·» r-y-ττ τι n 71 η Ιγίϊ JI ΛΉ1 o » r» Γτ/Arnnri TUrło podłożu, przy czym nadto wskutek wyjałowienia na gorąco, zwiu η/νιοίΛπηοηιη noro noctp_ »» jjuiv »» lviiiu puii|, iiuuiy puje juz roztworzenie substancji mikroorganizmów, toteż powstaje łatwiejszy dostęp do substancji odżywczych.

Jeśli jako masę mikroorganizmów stosuje się masę grzybniową z wytwarzania antybiotyków, zwłaszcza ekstrahowaną, w szczególności z wytwarzania penicyliny, to jest to szczególnie korzystny składnik odżywczy, który sprawdził się juz jako dodatek do ziemi, zwłaszcza w celu zadarnienia skarp itp., przy czym nadto występuje szczególnie wysoka zawartość substancji odżywczych na jednostkę wagową.

Jeśli jako masę mikroorganizmów stosuje się wyjałowiony osad ściekowy z oczyszczalni ścieków, to występuje szczególnie duża wielorakość różnych substancji odzywczych, przy czym równocześnie ten osad ściekowy również doprowadza się do biologicznie celowej obróbki.

Jeśli fermentacji poddaje się mieszankę podłoża z piaskiem, przy czym korzystnie utrzymuje się stosunek wagowy piasku do podłoża, zwłaszcza do skażonej ziemi, równy od 1:4 do 2:1, to z powodu cząstkowej struktury piasku można osiągnąć szczególnie duże rozproszenie masy mikroorganizmów, przy czym nadto jest szczególnie łatwo osiągalna struktura porowata, taka jaka przykładowo jest celowa dla doprowadzania tlenku i odprowadzania gazów.

Jeśli fermentacji poddaje się mieszankę o zawartości na początku co najwyżej 5,0% wagowych, zwłaszcza co najwyżej 2,5% wagowaych, produktów naftowych, to zapobiega się uszkodzeniu występujących w podłożu, naturalnych mikroorganizmów, przy czym równocześnie osiąga się adaptację tych mikroorganizmów. Nadto ze względu na dość wysokie stężenie można uzyskać szczególnie szybki rozkład.

Jeżeli do mieszaniny podczas fermentacji dodaje się ziemię skażoną produktami naftowymi w stężeniu wyższym niż występujące w mieszance, to juz zaadaptowane mikroorganizmy mogą służyć do szczególnie szybkiego rozkładu produktów naftowych, przy czym nadto do mieszaniny dodaje się młodą populację mikroorganizmów występujących w podłożu naturalnym.

Jeżeli przed dodaniem skażonego podłoża do juz częściowo sfermentowanej mieszanki odbierze się jej część, zmiesza z mieszanką o mniejszym stężeniu produktów naftowych i podda fermentacji, to dzięki temu można uzyskać quasi ciągłe postępowanie z poszczególnymi etapami, przy czym każdorazowo jest zapewnione, że stężenie jednego miejsca fermentacji względem drugiego miejsca fermentacji obniża się, i na początku fermentacji występuje najwyższe stężenie, a na końcu fermentacji występuje najniższe stężenie produktów naftowych, toteż każde z ostatnich miejsc fermentacji każdorazowo przy końcu wykazuje żądane najniższe stężenie produktów naftowych.

Przyspieszenie fermentacji można osiągnąć w ten sposób, że dodatkowo podczas fermentacji ponownie wprowadza się domieszkę wyjałowionej masy mikroorganizmów, korzystnie w ilości 0,1-5,0% wagowych, zwłaszcza 0,5-2,0% wagowych, odnosząc do ilości mieszanki.

Jeśli mieszankę podda się fermentacji z sieczką słomianą, wełną drzewną lub z im podobnymi, to zapewnia się szczególnie łatwe doprowadzanie i odprowadzanie gazów, przy czym w podłożu nagromadzają się mikroorganizmy rozkładające celulozę.

Jeśli mieszankę podczas fermentacji w atmosferze przewraca się, doprowadzając powietrze, to zapewnia się szczególnie korzystny proces fermentacji aerobowej.

Podane niżej przykłady i tabele objaśniają bliżej sposób według wynalazku.

Przykład I. 12kg ziemi ogrodniczej z ogrodnictwa w miejscowości Ganserndorf wymieszano w tradycyjnej betoniarce o wymuszonym mieszaniu z 6 kg piasku ze żwirowni w Ganserndorf, wykazującym uziarnienie 0,5-2,0 mm. 324 g tej mieszanki zadano ekstralekkim olejem opałowym o temperaturze wrzenia 180-360°C, produkowanym przez firmę OMV, Raffinerie Schwechat, po czym ponownie mieszankę tę zmieszano w betoniarce o wymuszonym mieszaniu, tak ze nastawiono stężenie 1,8% wagowych węglowodorów (odnosząc do ilości substancji suchej). Zawartość wody w mieszance nastawiono na 15% wagowych. Trzy mieszanki tego rodzaju składowano w ogrzanej do temperatury 22°C hali w trzech u góry otwartych pojemnikach w warunkach

170 304 co tygodniowego przewracania. Wartości podane w tabelach stanowią tak samo jak w niżej podanych przykładach, każdorazowo średnią arytmetyczną z trzech wartości zmierzonych. Co miesiąc pobierano próbki i oznaczano zawartość ekstralekkiego oleju opałowego.

____ ca^n/y ioIr a ki 701 nnJnni rob iuotu TT iunv dor;

ran £ początku tygodnia na 15% wagowych, a w końcu tygodnia wynosiła ona 8-12% wagowych. Jak wynika z tabel, w pierwszych obu miesiącach wystąpił spadek zawartości oleju każdorazowo o około 0,2% wagowych, natomiast w dalszej kolejności spadek zmniejszych się do około 0,1% wagowych na 1 miesiąc, od 8 miesiąca zaś wystąpił nadzwyczaj nikły spadek zawartości oleju.

Przykład II. Do mieszanki o składzie według przykładu I domieszano grzybnię, którą jako produkt uboczny z wytwarzania penicyliny za pomocą Penicillium chrysogenum otrzymuje firma Biochemie Kundl w Tyrolu i wprowadza na rynek pod nazwą handlową „Biosol. Biomasę tę suszono w temperaturze powyżej 105°C. Mieszankę nastawiono za pomocą tej masy mikroorganizmów tak, że otrzymano zawartość 1,8% wagowych oleju opałowego i 0,7% wagowych masy mikroorganizmów. Zawartość oleju opałowego w podłożu spadła szczególnie szybko w pierwszym miesiącu, a mianowicie o około 0,6% wagowych, przy czym kolejno następujący spadek zawartości oleju opałowego doprowadził po upływie 12 miesięcy aż do wartości 0,08%, czyli stanowiłjuz tylko około 1/7 wartości próbki nie poddawanej obróbce.

Przykład III. Przeprowadzono próbę według przykładu II, lecz do mieszanki o składzie według przykładu I zamiast grzybni wprowadzono wyjałowionę masę bakteryjną z oczyszczalni ścieków (osad nadmiarowy) z wytwarzania penicyliny przez firmę Biochemie Kundl w Tyrolu (nazwa handlowa „Bactosol“). Ta masa bakteryjna powodowała w pierwszych miesiących szybszy rozkład, po czym jednak otrzymywano prawie takie same wartości końcowe, jak w przykładzie II.

Przykład IV. Do mieszanki o składzie według przykładu II domieszano 50 g sieczki słomianej, dzięki czemu w początkowej fermentacji osiągano silniejszy rozkład. Wartości końcowe były jednak analogiczne do przykładu II.

Przykład V. Do mieszanki o składzie według przykładu I domieszano 50 g sieczki słomianej, przy czym w początkowej fazie osiągano szybszą fermentację. Końcowe wartości jednak odpowiadały również wartościom końcowym z przykładu I, w przypadku którego w mieszance nie występowała sieczka słomiana.

Przykład VI. Mieszankę o składzie według przykładu I zadano sfermentowanymi wytłokami z winogron tak, ze mieszanka ostateczna wykazywała 2,5% wagowych wytłoków z winogron 1 1,8% wagowych ekstralekkiego oleju opałowego. Rozkład tej pochodnej ropy naftowej był znacznie szybszy niż w przykładzie I, przy czym jednak stężenie końcowe po upływie 12 miesięcy wykazywało wartość 5-krotnie wyższą niż w przykładach II-IV i X według wynalazku.

Przykład VII. Postępowano analogicznie do przykładu VI, przy czym stężenie sfermentowanych wytłoków z winogron wynosiło 1,0% wagowy. Początkowy rozkład pochodnej ropy naftowej był wolniejszy, natomiast końcowe stężenie po upływie 12 miesięcy odpowiadało przykładowi VI.

Przykład VIII. Mieszankę o składzie według przykładu 1 zadano kompostem 1 korą pierwotną o stosunku wagowym 1:1 tak, że ostateczne stężenie w tej mieszance wyniosło 2,5% wagowych, przy czym ponadto stężenie pochodnej ropy naftowej nastawiono na 1,8% wagowych. Spadek zawartości produktów naftowych odpowiadał zasadniczo wartościom z przykładu I, czyli mieszance nie poddawanej obróbce.

Przykład IX. Sporządzono mieszankę według przykładu I, przy czym 1% w niej stanowiła mieszanina 1:1 kompostu i kory pierwotnej. Wartości nie różniły się zasadniczo od wartości z przykładu VIII. Jak tamże stężenie końcowe wyniosło około 0,6% wagowych.

Przykład X. Mieszankę o składzie według przykładu I zadano za pomocą 3,1% wagowych wyjałowionej biomasy osadu ściekowego z miejskiej, biologicznej oczyszczalni ścieków. Spadek stężenia pochodnej ropy naftowej w obu pierwszych miesiącach był mniejszy niż w przykładach II-IV, jednak już w 5 miesiącu doprowadził do takiej samej zawartości.

Przykład XI. Do mieszanki o składzie według przykładu II doprowadzono zarówno po 2 miesiącu jak i po 4 miesiącu kazdorazowo po 0,75% wagowych grzybni omówionej w przykładzie II. Jak wynika z wartości liczbowych, należy dzięki dalszemu dodaniu grzybni odnotować drastyczny spadek zawartości oleju, przy czym jednakowy absolutny spadek zawartości ropy naftowej można było osiągnąć w ciągu około połowy czasu.

170 304

Przykład XII. Do mieszanki o składzie według przykładu III dodano zarówno po upływie 2 miesiącu jak i po 4 miesiącu każdorazowo po 0,759 wagowych masy bakteryjnej, omówionej w przykładzie III, przy czym otrzymano wartości analogiczne do wartości z przykładu XI.

Danymi ilościowymi w tabclach 1 i 2 są ppm (części na milion) produktów naftowych w' suchej substancji mieszanki.

Zawartość produktu naftowego oznaczono metodą podczerwieni w ekstrakcie w czterochlorku węgla.

Wynalazek objaśniono na podstawie przykładów, przy czym jako frakcję ropy naftowej stosowano ekstralekki olej opałowy. Systematyczne próby z innymi pochodnymi ropy naftowej, takimi jak paliwo do silników wysokoprężnych, lekki i ciężki olej opałowy, przy czym też stosowano stężenie do 5,0% wagowych wyjałowionej masy mikroorganizmów i także do 6,0% wagowych produktów naftowych, dały analogiczne rezultaty. Zamiast grzybni i masy bakteryjnej z wytwarzania penicyliny bądź osadu ściekowego z biologicznych oczyszczalni ścieków wypróbowano też drożdże, drożdże kefirowe, przy czym otrzymano odpowiadające wartości.

Wyniki z przykładów I-XII zestawiono w podanych niżej tabelach 1 i 2.

170 304

Tabela 1

Przykład	I	II	III	IV	V	VI
po upływie			ppm
miesięcy:
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
11	6.100	830	830	840	6.100	3.900
12	6.020	800	800	810	6.010	3.850

Tabela 2

Przykład	VII	VIII	IX	X	XI	XII
po upływie			ppm
miesięcy:
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	7.650	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
10	4.090	6.590	6.690	850
11	3.920	6.110	6.120	840
12	3.870	6.030	6.010	810

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób regenerowania zawierających mikroorganizmy podłoży, zwłaszcza ziemi, piasków lub im podobnych, skażonych ciekłymi w temperaturze do 80°C, zwłaszcza w temperaturze pokojowej, produktami naftowymi, frakcjami ropy naftowej lub im podobnymi, zwłaszcza olejami opałowymi, olejami do silników wysokoprężnych, zwłaszcza węglowodorami, wykazujący mieszanie podłoża ze składnikami odżywczymi i poddawanie tej mieszanki fermentacji aerobowej, znamienny tym, ze skażone podłoże miesza się z wyjałowioną masą mikroorganizmów w ilości co najwyżej 5,0% wagowych, korzystnie 0,1-5,0% wagowych, zwłaszcza 0,5-2,0% wagowych, odnosząc do ilości mieszanki, a podczas fermentacji utrzymuje się zawartość wody co najmniej 5,0% wagowych, zwłaszcza 10,0-15,0% wagowych.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że masę mikroorganizmów przed zmieszaniem z podłożem wyjaławia się na gorąco, zwłaszcza wyjaławia się parą, korzystnie w temperaturze co najmniej 105°C.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podłoże miesza się z masą grzybniową z wytwarzania antybiotyków, zwłaszcza ekstrahowaną, w szczególności z wytwarzania penicyliny.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, albo 3, znamienny tym, ze podłoże miesza się z wyjałowionym osadem ściekowym z oczyszczalni ścieków.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, albo 3, znamienny tym, ze fermentacji poddaje się mieszankę podłoża z piaskiem, przy czym korzystnie utrzymuje się stosunek wagowy piasku do podłoża, zwłaszcza do skażonej ziemi, równy od 1:4 do 2:1.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, albo 3, znamienny tym, że poddaje się fermentacji mieszankę o zawartości na początku co najwyżej 5,0% wagowych, zwłaszcza 2,5% wagowych, produktów naftowych.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, albo 3, znamienny tym, że do mieszanki podczas fermentacji dodaje się ziemię skażoną produktami naftowymi w stężeniu wyższym niż występujące w mieszance.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, ze przed dodaniem skażonego podłoża do juz częściowo sfermentowanej mieszanki odbiera się jej część, miesza z mieszanką o mniejszym stężeniu produktów naftowych i poddaje fermentacji.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, albo 3, znamienny tym, że dodatkowo podczas fermentacji wprowadza się domieszkę wyjałowionej masy mikroorganizmów korzystnie w ilości 0,1-5,0% wagowach, zwłaszcza 0,5-2,0% wagowych, odnosząc do ilości mieszanki.
10. 10. Sposób według zastrz. 1, albo 3, znamienny tym, że mieszankę poddaje się fermentacji z sieczką słomianą, wełną drzewną lub z im podobnymi.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, albo 3, znamienny tym, że mieszankę podczas fermentacji przewraca się, doprowadzając powietrze.