RU101706U1

RU101706U1 - BACTERIAL BIOLOGICAL PRODUCT

Info

Publication number: RU101706U1
Application number: RU2010132731/10U
Authority: RU
Inventors: Ирина Васильевна Ботвинко; Мария Андреевна Шпакова; Екатерина Анатольевна Сребняк; Владимир Арнольдович Винокуров
Original assignee: Ирина Васильевна Ботвинко; Мария Андреевна Шпакова
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2011-01-27

Abstract

1. Биопрепарат бактериальный для восстановления водоемов, загрязненных нефтью или нефтепродуктами, содержащий зафиксированную на пористом носителе биомассу углеводородокисляющих бактерий Rhodococcus и Pseudomonas, отличающийся тем, что носитель закреплен на нетканом материале вместе с пробковым плавучим компонентом с помощью бактериального экзополисахарида, причем в качестве носителя, являющегося одновременно источником питательных элементов, использована рыбная мука, на которой с помощью бактериального полисахарида зафиксирована культура бактерий Rhodococcus и Pseudomonas в соотношении 1:4 по титру клеток, при этом нетканый материал расположен между слоями покрывного материала-сорбента. ! 2. Биопрепарат по п.1, отличающийся тем, что нетканый материал выполнен льняным или хлопковым. 1. A bacterial biological product for the restoration of reservoirs contaminated with oil or oil products, containing biomass of hydrocarbon-oxidizing bacteria Rhodococcus and Pseudomonas fixed on a porous carrier, characterized in that the carrier is fixed to a nonwoven material together with a cork floating component using a bacterial exopolysaccharide, and as a carrier, At the same time, fishmeal was used as a source of nutrients, on which culture was fixed using a bacterial polysaccharide bacteria Rhodococcus and Pseudomonas in a ratio of 1: 4 according to the titer of the cells, while the non-woven material is located between the layers of the coating material sorbent. ! 2. The biological product according to claim 1, characterized in that the non-woven material is made of linen or cotton.

Description

Полезная модель относится к препаратам для биологической обработки и восстановления водоемов, загрязненных нефтью или нефтепродуктами, с помощью микроорганизмов.The utility model relates to preparations for the biological treatment and restoration of water bodies contaminated with oil or oil products using microorganisms.

Известен бактериальный биопрепарат для восстановления водоемов, загрязненных нефтью или нефтепродуктами, содержащий зафиксированную на пористом носителе биомассу углеводородокисляющих бактерий Rhodococcus и Pseudomonas (см. патент RU 2104249, кл. C02F 3/34, опубл. 10.02.1998). Недостатком известного препарата является невозможность его использования для очистки открытых водоемов.Known bacterial biological product for the restoration of reservoirs contaminated with oil or oil products, containing fixed on a porous carrier biomass of hydrocarbon-oxidizing bacteria Rhodococcus and Pseudomonas (see patent RU 2104249, class C02F 3/34, publ. 02/10/1998). A disadvantage of the known drug is the inability to use it to clean open water.

Задачей полезной модели является устранение указанного недостатка. Технический результат заключается в повышении эффективности восстановления открытых водоемов, загрязненных нефтью или нефтепродуктами. Поставленная задача решается,, а технический результат достигается тем, что бактериальный биопрепарат для восстановления водоемов, загрязненных нефтью или нефтепродуктами, содержит зафиксированную на пористом носителе биомассу углеводородокисляющих бактерий Rhodococcus и Pseudomonas, причем носитель закреплен на нетканом материале вместе с пробковым плавучим компонентом с помощью бактериального экзополисахарида, причем в качестве носителя, являющегося одновременно источником питательных элементов, использована рыбная мука, на которой с помощью бактериального полисахарида зафиксирована культура бактерий Rhodococcus и Pseudomonas в соотношении 1:4 по титру клеток. Нетканый материал предпочтительно выполнен льняным или хлопковым и расположен между слоями покрывного материала-сорбента.The objective of the utility model is to eliminate this drawback. The technical result consists in increasing the efficiency of the restoration of open water bodies contaminated with oil or oil products. The problem is solved, and the technical result is achieved in that the bacterial biological product for the restoration of water bodies contaminated with oil or oil products contains a biomass of hydrocarbon-oxidizing bacteria Rhodococcus and Pseudomonas fixed on a porous carrier, and the carrier is fixed on a non-woven material together with a cork floating component using a bacterial exopolis moreover, as a carrier, which is simultaneously a source of nutrients, fish meal is used, on which with schyu bacterial polysaccharide fixed culture Rhodococcus and Pseudomonas bacteria at a ratio of 1: 4 on cell titer. The nonwoven material is preferably made of linen or cotton and is located between the layers of the coating material sorbent.

На чертеже изображена схема компоновки предлагаемого биопрепарата.The drawing shows a layout diagram of the proposed biological product.

Конструктивно предлагаемый бактериальный биопрепарат состоит из активного слоя 1 (культуры бактерий на носителе-подкормке в виде рыбной муки и пробкового плавучего компонента), льняного носителя-сорбента 2 и хлопкового покровного материала-сорбента 3.Structurally, the proposed bacterial biological product consists of an active layer 1 (bacteria culture on a carrier-top dressing in the form of fish meal and a cork floating component), flaxseed sorbent carrier 2 and cotton sorbent coating material 3.

Для выбора штаммов применяется метод сукцессии, т.е. определение доминирующих углеводородокисляющих (УВО) бактерий на каждом этапе деградации нефти. Проведенные исследования показали, что штаммы первой (консументы I порядка - Rhodococcus) и второй (консументы II порядка - Pseudomonas) ступеней окисления углеводородов инициируют дальнейшее развитие УВО сообщества. В табл.1 представлены результаты деструкции алканов УВО бактериями консументами I (и II порядка). Способность выбранных микроороганизмов к окислению углеводородов при различной солености анализировалась методом газовой хроматографии как в речной, так и в морской воде. Из табл.1 следует, что окисление алканов проходит как в пресной, так и в соленой воде. Для некоторых групп углеводородов (C10, С14 и С15) деструкция прошла наиболее полно в морской воде, а значит соленость воды не только не снижает скорость биодеструкции, а по некоторым показателям даже усиливает.The succession method is used to select strains, i.e. determination of dominant hydrocarbon-oxidizing (SVR) bacteria at each stage of oil degradation. Studies have shown that strains of the first (first order consumers - Rhodococcus) and second (second order consumers - Pseudomonas) oxidation stages of hydrocarbons initiate further development of the SVR community. Table 1 presents the results of the destruction of alkanes of UVO by bacteria consumers I (and II order). The ability of the selected microorganisms to oxidize hydrocarbons at various salinity was analyzed by gas chromatography in both river and sea water. From table 1 it follows that the oxidation of alkanes takes place both in fresh and in salt water. For some hydrocarbon groups (C10, C14, and C15), the destruction was most complete in seawater, which means that the salinity of the water not only does not reduce the rate of biodegradation, but even enhances in some respects.

Оптимальное соотношение клеток было установлено для наиболее полного окисления нефти в заданный период времени. Для этого предварительно были получены накопительные культуры Pseudomonas sp. и Rhodococcus sp. Титр клеток составил 11·10¹² КОЕ/мл и 4,3·10¹² КОЕ/мл, соответственно. Дальнейшую деструкцию углеводородов проводили, внося бактерии в различных соотношениях. На 4-ые сутки определяли процент деструкции нефти. Полученные данные показали, что наиболее эффективная деструкция нефти (72,5%) наблюдается при внесении бактерий Rhodococcus sp. и Pseudomonas sp. в соотношении 1:4 (80% и 20%) соответственно. Таким образом, бактериальным началом препарата были выбраны Rhodococcus sp. и Pseudomonas sp. в соотношении 1:4.The optimal cell ratio was established for the most complete oxidation of oil in a given period of time. For this, pre-accumulative cultures of Pseudomonas sp. and Rhodococcus sp. The cell titer was 11 · 10 ¹² CFU / ml and 4.3 · 10 ¹² CFU / ml, respectively. Further destruction of hydrocarbons was carried out by introducing bacteria in various ratios. On the 4th day, the percentage of oil destruction was determined. The data obtained showed that the most effective destruction of oil (72.5%) is observed with the introduction of bacteria Rhodococcus sp. and Pseudomonas sp. in a ratio of 1: 4 (80% and 20%), respectively. Thus, Rhodococcus sp. and Pseudomonas sp. in a ratio of 1: 4.

Для экспресс-доочистки разливов нефти любого масштаба в открытых водоемах и прибрежной зоне культуру бактерий с помощью бактериального полисахарида фиксируют на плавучем носителе, прикрепленном с помощью бактериального экзополисахарида к льняному нетканому материалу. При этом обеспечивается сорбция нефти на льняном материале и ее окислительная биодеструкция активным компонентом биопрепарата (УВО бактериями), а также эмиссия активных УВО бактерий из биопрепарата в акваторию. За счет способностей выбранных штаммов к синтезу бактериального матрикса стимулируется не только окисление нефти, но и развитие аборигенного УВО сообщества. Льняной материал 2, а также хлопковый слой 3, сорбируя нефть, предотвращают ее оседание на дно и снижают ее концентрацию в водной фазе, а также являются носителями УВО бактерий.For express post-treatment of oil spills of any scale in open reservoirs and the coastal zone, the bacterial culture using a bacterial polysaccharide is fixed on a floating carrier attached with a bacterial exopolysaccharide to a linen non-woven material. This ensures the sorption of oil on flaxseed material and its oxidative biodegradation by the active component of the biological product (UVO bacteria), as well as the emission of active UVR bacteria from the biological product to the water area. Due to the ability of the selected strains to synthesize the bacterial matrix, not only oil oxidation is stimulated, but also the development of the indigenous SVR community. Flax material 2, as well as cotton layer 3, sorbing oil, prevent it from settling to the bottom and reduce its concentration in the aqueous phase, and are also carriers of UVR bacteria.

Носитель бактерий в биопрепарате - рыбная мука, которая одновременно является питательным субстратом для УВО бактерий, содержит минеральные и органические вещества, необходимые для развития УВО бактерий. Рыбная мука - это отход пищевого производства, в настоящее время применяемый в качестве кормовой добавки. По своему количественному составу этот продукт не постоянен, так как содержание тех или иных соединений зависит от сырья для изготовления муки, например вид используемой рыбы. Но известно, что в рыбной муке высоко содержание протеинов (до 70%), следовательно, и азота, а также фосфора, кальция и других элементов, необходимых для роста бактерий. По своим поверхностным свойствам гранулы рыбной муки - гидрофильны. На гидрофильной поверхности хорошо адгезируются гидрофильные клетки Pseudomonas, а за счет бактериального матрикса и клетки Rhodococcus (1 г муки адсорбирует 1,4 мл накопительной культуры биомассы).The carrier of bacteria in the biological product is fish meal, which at the same time is a nutrient substrate for SVR bacteria, contains mineral and organic substances necessary for the development of SVR bacteria. Fishmeal is a food waste currently used as a feed additive. In terms of its quantitative composition, this product is not constant, since the content of certain compounds depends on the raw materials for the manufacture of flour, for example, the type of fish used. But it is known that in fishmeal is high in protein (up to 70%), therefore, nitrogen, as well as phosphorus, calcium and other elements necessary for the growth of bacteria. By their surface properties, fish meal pellets are hydrophilic. Hydrophilic Pseudomonas cells adhere well on the hydrophilic surface, and due to the bacterial matrix and Rhodococcus cells (1 g of flour adsorbs 1.4 ml of biomass storage culture).

Для определения эффективности работы препарата была определена степень деструкции нефти. Использовались гравиметрический и хроматографический методы. Эксперимент был проведен в лабораторных условиях. Имитировали разлив нефти с толщиной пленки 0,9 мм. В табл.2 представлен групповой состав нефти до и после очистки предлагаемым биопрепаратом. Из табл.2 следует, что количество углеводородов каждой из анализируемых групп уменьшилось. Наименьшей деструкции подверглись асфальтены. Относительное содержание моно-, би- и полициклических углеводородов уменьшилось практически в равных пропорциях. Относительное содержание парафино-нафтеновых углеводородов изменилось на 50%. Учитывая способность изучаемых штаммов к окислению парафинов, можно сделать вывод, что одновременно идет деструкция парафино-нафтенов и их образование за счет биоразрушения ароматических углеводородов. Истинная деструкция парафино-нафтеновых углеводородов значительно выше.To determine the effectiveness of the drug, the degree of oil destruction was determined. Gravimetric and chromatographic methods were used. The experiment was conducted in the laboratory. The oil spill was simulated with a film thickness of 0.9 mm. Table 2 shows the group composition of oil before and after purification of the proposed biological product. From table 2 it follows that the amount of hydrocarbons of each of the analyzed groups decreased. Asphaltenes underwent the least destruction. The relative content of mono-, bi- and polycyclic hydrocarbons decreased in almost equal proportions. The relative content of paraffin-naphthenic hydrocarbons has changed by 50%. Given the ability of the studied strains to oxidize paraffins, we can conclude that at the same time there is a destruction of paraffin-naphthenes and their formation due to biodegradation of aromatic hydrocarbons. The true destruction of paraffin-naphthenic hydrocarbons is much higher.

Таким образом, предлагаемый биопрепарат высокоэффективен и может быть использован для нейтрализации разливов нефти в открытых водоемах.Thus, the proposed biological product is highly effective and can be used to neutralize oil spills in open waters.

Таблица 1Table 1 УВHC Керосин, %Kerosene,% Дизель, %Diesel% Исходный составSource composition Речная водаRiver water Морская водаSea water Исходный составSource composition Речная водаRiver water Морская водаSea water <C10<C10 6,26.2 C10C10 33,233,2 20,420,4 2,52.5 6,36.3 15,215,2 C11C11 7,17.1 3,13,1 2,22.2 C12C12 3,73,7 1,51,5 1,11,1 C13C13 16,916.9 22,122.1 24,624.6 7,57.5 5,65,6 6,26.2 C14C14 25,525.5 31,031,0 30,930.9 25,225,2 9,99.9 C15C15 18,018.0 26,526.5 7,77.7 10,210,2 8,48.4 3,33.3 C16C16 5,35.3 3,23.2 2,12.1 3,83.8 C17C17 8,98.9 6,56.5 C18C18 5,65,6 59,959.9 28,428,4 33,533.5 76,876.8 Таблица 2table 2 Группа углеводородовHydrocarbon group Исходная нефтьSource oil Нефть в очищенной водеOil in purified water ДеструкцияDestruction гg %% гg %% %% Навеска нефтиOil sample 0,80.8 100one hundred 0,390.39 100one hundred 51,551.5 Парафино-нафтеныParaffin naphthenes 0,220.22 27,427.4 0,110.11 27,127.1 50fifty Моноциклические ароматическиеMonocyclic aromatic 0,050.05 6,76.7 0,020.02 5,65,6 6060 Бициклические ароматическиеBicyclic aromatic 0,110.11 13,713.7 0,040.04 11,011.0 63,663.6 Полициклические ароматическиеPolycyclic aromatic 0,190.19 23,823.8 0,060.06 14,614.6 68,468,4 СмолыResins 0,060.06 7,37.3 0,030,03 8,98.9 50fifty АсфальтеныAsphaltenes 0,170.17 21,121.1 0,130.13 32,832.8 23,523.5

Claims

1. A bacterial biological product for the restoration of reservoirs contaminated with oil or oil products, containing biomass of hydrocarbon-oxidizing bacteria Rhodococcus and Pseudomonas fixed on a porous carrier, characterized in that the carrier is fixed to a nonwoven material together with a cork floating component using a bacterial exopolysaccharide, and as a carrier, At the same time, fishmeal was used as a source of nutrients, on which culture was fixed using a bacterial polysaccharide bacteria Rhodococcus and Pseudomonas in a ratio of 1: 4 according to the titer of the cells, while the non-woven material is located between the layers of the coating material sorbent.

2. The biological product according to claim 1, characterized in that the non-woven material is made of linen or cotton.