RU2656146C1 - Биосорбент для очистки воды от углеводородных загрязнений и способ его получения - Google Patents
Биосорбент для очистки воды от углеводородных загрязнений и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656146C1 RU2656146C1 RU2017137004A RU2017137004A RU2656146C1 RU 2656146 C1 RU2656146 C1 RU 2656146C1 RU 2017137004 A RU2017137004 A RU 2017137004A RU 2017137004 A RU2017137004 A RU 2017137004A RU 2656146 C1 RU2656146 C1 RU 2656146C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- biosorbent
- oil
- vkpm
- peat
- sorbent
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 14
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 13
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 37
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 23
- 241000222128 Candida maltosa Species 0.000 claims abstract description 14
- 241001524110 Dietzia maris Species 0.000 claims abstract description 14
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims description 43
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 24
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 10
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 10
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 23
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007003 mineral medium Substances 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 206010013647 Drowning Diseases 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000011090 industrial biotechnology method and process Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000003442 weekly effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
- C12N1/16—Yeasts; Culture media therefor
- C12N1/165—Yeast isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
- C12N1/205—Bacterial isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/26—Processes using, or culture media containing, hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/645—Fungi ; Processes using fungi
- C12R2001/72—Candida
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Virology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Mycology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Botany (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ получения биосорбента и биосорбент для очистки воды от углеводородных загрязнений. Способ включает предварительную сушку измельченного до фракций 1-1,5 мм торфа при 40-50°С до влажности не более 3%, пиролиз под вакуумом при температуре 210-250°С, затем его внесение в суспензию консорциума нефтеокисляющих микроорганизмов штаммов Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и Dietzia maris ВКПМ Ac-1824, взятых в соотношении 1:1. Биосорбент получен указанным способом. Изобретения обеспечивают увеличение сорбционной емкости биосорбента и повышение эффективности очистки водоемов от углеводородных загрязнений. 2 н.п. ф-лы, 3 пр.
Description
Группа изобретений относится к промышленной биотехнологии и может применяться для создания высокоэффективного биосорбента, используемого для очистки водоемов от углеводородных (УГВ) загрязнений.
Любой из современных способов сбора пролитых нефти и продуктов ее переработки (выжигание, механический сбор, химические и физико-химические методы) не может обойтись без стадии биологической очистки. Тонкие пленки нефти, оставшиеся после физико-химических приемов, возможно удалить лишь с применением биологических объектов.
Под понятием «биосорбенты» подразумеваются сорбенты, иммобилизованные культурами микроорганизмов, обеспечивающие биологическое разложение углеводородов. В качестве носителей для иммобилизации культуры микроорганизмов могут быть использованы практически все сорбенты органического (растительные и синтетические) и минерального происхождения, а в качестве культур микроорганизмов-деструкторов - любые простейшие углеводородокисляющие микроорганизмы (дрожжи, бактерии, грибы).
Иммобилизацию микроорганизмов на сорбент обычно осуществляют методом тонкодисперсного напыления суспензии на поверхность сорбента с одновременным его перемешиванием. После сушки при нормальной температуре биосорбент готов к применению.
Биосорбенты должны отвечать следующим требованиям:
- обладать большой сорбционной емкостью;
- обеспечивать сцепление клеток микроорганизмов с поверхностью сорбента в течение длительного времени применения (7-20 сут);
- обладать безопасностью для окружающей среды и человека после использования;
- обладать гидрофобностью в том случае, если используются для очистки водоемов.
Известен способ иммобилизации клеток микроорганизмов в сорбент, используемый для очистки нефтезагрязнений (патент РФ №2420579, C12N 11/00, опубл. 10.06.2011) Способ включает смешивание аэрозоля, включающего гидрофобный олеофильный сорбент, используемый для очистки нефтезагрязнений, с аэрозолем, включающим смесь или масла, или нефтепродукта и культуральной жидкости с микробными клетками-нефтедеструкторами. В качестве сорбента используют торфяной сорбент с размером частиц 1-3 мм в диаметре. При этом используют культуральную жидкость с микробными клетками-нефтедеструкторами с титром 109-1010 КОЕ/мл и масляный аэрозоль с размером капель 15÷25 мкм. Иммобилизацию продолжают до содержания микробных клеток в сорбенте не менее 109 живых клеток на 1 г сорбента. Недостатком данного способа является необходимость постоянной очистки циркулирующего в камере воздуха, что существенно повышает трудоемкость и усложняет техническое исполнение известного способа. Так же попадание на сорбент значительного количества масляного аэрозоля (смесь масла и культуральной жидкости) приводит к набуханию сорбента и снижению его сорбционной емкости и гидрофобности. Кроме того, торфяной сорбент с размером частиц 3 мм вместе с сорбированной нефтью обладает избыточной массой, что значительно ухудшает его флотационные свойства и сокращает срок действия при очистке водоемов.
Известен способ получения биосорбента для очистки воды от УГВ загрязнений и биосорбент, полученный по этому способу (патент РФ №2487752, B01J 20/22, опубл. 20.07.2013), включающий иммобилизацию биомассы, содержащей взятые в эффективном количестве нефтеокисляющие микроорганизмы, в органический гидрофобный сорбент на основе торфа с последующей сушкой. При этом органический гидрофобный сорбент получают путем низкотемпературного пиролиза под вакуумом измельченного до 0,2-0,5 мм торфа, который проводят при температуре 210-250°С в течение 60-90 мин. Иммобилизацию осуществляют путем внесения сорбента в суспензию биомассы в процессе ее ферментации на стадии замедления роста нефтеокисляющих микроорганизмов. При этом масса вносимого сорбента в 6-10 раз превышает массу нефтеокисляющих микроорганизмов. В качестве нефтеокисляющих микроорганизмов используют штамм дрожжей Candida maltosa ВКПМ Y-3446 или штамм бактерий Dietzia maris ВКПМ Ас-1824. Недостаток данного способа заключается в том, что в процессе пиролиза торфяные смолы, находящиеся в сорбенте, под действием температуры испаряются вместе с влагой, «осушая» сорбент, что ухудшает его флотационные свойства и приводит быстрому намоканию сорбента. Узкий диапазон кислотной активности (рН) каждого отдельно взятого иммобилизованного штамма микроорганизмов (для Candida maltosa рН составляет 4,0, для Dietzia maris - 7,0) ограничивает возможности применения биосорбента в зависимости от факторов утилизируемой среды и уменьшает степень самоочистки биосорбента.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая группа изобретений, является разработка способа получения эффективного биосорбента, обладающего высокой степенью биодеструкции УГВ.
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая группа изобретений, является повышение эффективности биосорбента за счет расширения области применения и высокой степени самоочистки биосорбента, а также увеличение сорбционной емкости биосорбента, улучшение его гидрофобных и флотационных свойств.
Для достижения указанного технического результата в способе получения биосорбента для очистки воды от УГВ загрязнений, включающем внесение органического гидрофобного сорбента, полученного путем пиролиза под вакуумом при температуре 210-250°С измельченного торфа, в суспензию биомассы, содержащую в эффективном количестве нефтеокисляющие микроорганизмы. Органический гидрофобный сорбент вносят в процессе ферментации биомассы на стадии замедления роста нефтеокисляющих микроорганизмов, а масса вносимого органического гидрофобного сорбента в 6-10 раз превышает массу нефтеокисляющих микроорганизмов, содержащихся в суспензии биомассы к моменту внесения. Измельченный до фракций 1-1,5 мм торф перед низкотемпературным пиролизом подвергают предварительной сушке при температуре 40-50°С до достижения влажности не более 3%. Пиролиз осуществляют в течение 90-120 мин. В качестве нефтеокисляющих микроорганизмов используют консорциум штаммов Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и Dietzia maris ВКПМ Ас-1824, взятых в соотношении 1:1.
Биосорбент для очистки воды от УГВ загрязнений, полученный предлагаемым способом, содержит измельченный до фракций 1-1,5 мм и подсушенный до влажности не более 3% торф в качестве органического гидрофобного сорбента и нефтеокисляющие микроорганизмы, иммобилизованные в органический гидрофобный сорбент. В качестве нефтеокисляющих микроорганизмов упомянутый биосорбент содержит консорциум штаммов Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и Dietzia maris ВКПМ Ac-1824, взятых в соотношении 1:1.
Преимуществом предлагаемой группы изобретений является получение биосорбента, в порах которого иммобилизован бактериально-дрожжевой консорциум, состоящий из двух штаммов микроорганизмов (штаммов дрожжей Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и бактерий Dietzia maris ВКПМ Ac-1824), проявляющих неодинаковую активность по отношению к утилизируемым углеводородам и отличающихся по условиям, обеспечивающим их наибольшую эффективность (например, по показателям рН). Дрожжи Candida maltosa способны активно утилизировать УГВ при рН от 3,0 до 5,0, а бактерии Dietzia maris - при рН от 6,0 до 8,0. Данное преимущество значительно расширяет спектр утилизируемых УГВ, что обуславливает расширение области применения биосорбента.
Опытным путем определен минимальный размер фракций торфа (1-1,5 мм), который обеспечивает оптимальный расход биосорбента в процессе очистки водоемов от УГВ загрязнений, исключая распыление и унос по воздуху (ветром) частиц менее 1 мм. Полученный биосорбент обладает развитой пористой структурой и за счет увеличения количества открытых пор эффективно удерживает в себе УГВ без их вымывания даже при нахождении на водотоке, что характеризует его повышенную сорбционную емкость. Кроме того, увеличение количества пор сорбента позволяет увеличить количество биомассы микроорганизмов, иммобилизованных в сорбент, что повышает степень самоочистки биосорбента.
Торф перед термической обработкой подвергают предварительной сушке, что обеспечивает сохранение торфяных смол в порах торфа, которые при пиролизе непросушенного торфа улетучиваются вместе с влагой. В ходе термической обработки предварительно высушенного торфа смолы под действием температуры и вакуума выходят на поверхность, но не испаряются, а оседают на поверхности частиц торфа, уменьшая его смачиваемость и тем самым улучшая флотационные и гидрофобные свойства полученного сорбента, увеличивая срок действия и предотвращая преждевременное утопание сорбента.
Способ осуществляют следующим образом.
Измельченный до фракций 1-1,5 мм торф сушат при температуре 40-50°С до показателей влажности не более 3%, после чего подвергают его низкотемпературному пиролизу под вакуумом при температуре 210-250°С в течение 90-120 мин. Выращивают раздельно культуры дрожжей Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и бактерий Dietzia maris ВКПМ Ас-1824. Ферментацию биомассы дрожжей и биомассы бактерий проводят в накопительном режиме на углеводородном субстрате в присутствии биогенных элементов при технологических параметрах выращивания, указанных в паспортах соответствующих культур. Затем на стадии замедления роста микроорганизмов осуществляют иммобилизацию биомассы микроорганизмов в органический гидрофобный сорбент путем внесения термически обработанного торфа в суспензию биомассы консорциума культур дрожжей Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и бактерий Dietzia maris ВКПМ Ас-1824 за 2-3 часа до окончания ферментации. Суспензии культур Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и Dietzia maris ВКПМ Ac-1824 в равных объемах соединяют в ферментере, после чего туда же добавляют навеску торфа. Масса вносимого торфа в 6-10 раз превышает массу консорциума микроорганизмов, содержащихся в суспензии биомассы к моменту внесения. Иммобилизация микроорганизмов происходит за счет того, что органический гидрофобный сорбент, попав в суспензию биомассы, сорбирует остаточные УГВ вместе с микроорганизмами. Под действием аэрации и перемешивания в глубине пор происходят утилизация остаточного УГВ сырья и рост биомассы микроорганизмов. Растущая биомасса микроорганизмов глубоко проникает внутрь пор сорбента, обеспечивая тем самым сцепление клеток микроорганизмов с поверхностью сорбента в течение длительного времени, в результате чего происходит устойчивая иммобилизация клеток микроорганизмов. Далее осуществляют концентрирование полученной суспензии биосорбента центрифугированием с последующей сушкой сгущенной суспензии биосорбента на лиофильной сушилке. Полученный биосорбент может применяться для очистки водоемов.
В лабораторных условиях были проведены эксперименты, подтверждающие высокую эффективность биосорбента, полученного при реализации предлагаемого способа.
Пример 1
Для приготовления органического гидрофобного сорбента используют низинный торф, который измельчают до фракций 1-1,5 мм в мельнице ударного типа. Контроль размера частиц выполняют отсеиванием с помощью вибросит. Измельченный и просеянный торф выкладывают на лотки и осуществляют предварительное просушивание. Для определения параметров предварительной сушки образец торфа массой 1 кг с начальной влажностью 60% поместили в сушильный шкаф. Для контроля влажности каждые два часа образец доставали, охлаждали в естественных условиях и взвешивали. С помощью известных методик (например, ГОСТ 19723-74) определяли влажность образца. Через 8 часов было установлено, что показатель влажности образа торфа достиг значения 3%. Дальнейшая сушка образца при температуре 40°С не отражалась на показателях влажности торфа.
Предварительно просушенную до влажности 3% смесь торфа раскладывают в лотки и помещают в вакуумный сушильный шкаф, в котором устанавливают температуру 230°С и остаточный вакуум 100 Па. После проведения пиролиза в течение 120 мин органический гидрофобный сорбент готов для использования.
Ферментацию углеводородокисляющего штамма дрожжей Candida maltosa ВКПМ Y-3446 осуществляют в ферментере на жидких парафинах нефти С13-С17 кабрамидной депарафинизации. Начальная концентрация парафина 2%, начальное содержание биомассы дрожжей 2,0-2,2 г в 1 литре суспензии, минеральная среда для размножения штамма имеет следующий состав: H3PO4 (70%) - 2,6 г/л, KCl - 1,14 г/л, MgSO4 - 0,55 г/л, FeSO4×7H2O - 0,045 г/л, ZnSO4×7H2O - 0,031 г/л, MnSO4×7H2O - 0,031 г/л, CuSO4 - 0,004 г/л. Ферментацию осуществляют при рН 4,0-4,2, числе оборотов мешалки 800 об/мин, подаче воздуха на аэрацию 100 л/ч на 1 л суспензии биомассы в течение 18 ч. Через 18 ч содержание биомассы дрожжей составляет 15 г в 1 литре суспензии.
Ферментацию углеводородокисляющего штамма бактерий Dietzia maris ВКПМ Ас-1824, осуществляют в ферментере на жидких парафинах нефти С13-С17 кабрамидной депарафинизации. Начальная концентрация парафина 2%, начальное содержание биомассы бактерий 2,0-2,2 г в 1 литре суспензии, минеральная среда для размножения штамма имеет следующий состав: KNO3 - 4,0 г/л, KH2PO4 - 0,4 г/л, Na2HPO4×12H2O - 1,4 г/л, MgSO4 - 0,8 г/л, FeSO4×7H2O - 0,045 г/л, ZnSO4×7H2O - 0,031 г/л, MnSO4×7H2O - 0,031 г/л, CuSO4 - 0,004 г/л. Ферментацию ведут при рН 7,0-7,2, числе оборотов мешалки 800 об/мин, подаче воздуха 100 л/ч на 1 л суспензии биомассы в течение 20 ч. Через 20 ч содержание биомассы бактерий составляет 15 г в 1 литре суспензии.
На стадии замедления роста микроорганизмов, по достижении концентрации биомассы 13-15 г/л, соединяют суспензии дрожжей Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и бактерий Dietzia maris ВКПМ Ас-1824 в одном из ферментеров в равных долях, таким образом чтобы общий объем двукомпонентной суспензии не превышал 10 л. После чего, в этот же ферментер добавляют 100 г полученного ранее термически обработанного торфа на каждый литр рабочего объема ферментера. Ферментацию проводят еще в течение 3 ч, до полного исчерпания УГВ питания. Полученную суспензию сгущают на центрифуге при 3500 об/мин в течение 10 мин. Сгущенную суспензию раскладывают на лотки и сушат в лиофильной сушилке в течение 24 ч под вакуумом. Сушку осуществляют в интервале температур от -25°С до +25°С, при остаточном вакууме 10 Па. Полученный биосорбент после сушки готов к применению.
Очистку воды от углеводородных загрязнений осуществляют следующим образом. В стеклянный сосуд наливают 1 л воды, на поверхность воды разливают 5 мл сырой нефти. Затем на загрязненную поверхность воды маленькими порциями наносят биосорбент в количестве, обеспечивающем полный сбор нефти с поверхности воды. Взвешивают биосорбент с собранной нефтью (в данном случае 4,7 г), т.е. масса использованного сорбента составляет 0,45 г. Зная плотность нефти (850 кг/м3), определяем ее массу - 4,25 г. Затем рассчитываем сорбционную емкость биосорбента, которая в данном случае составляет около 9,4 г/г (один грамм сорбента поглощает 9,4 г УГВ).
Биосорбент, насыщенный нефтью, помещают в чашку Петри и наблюдают за разложением нефти под действием микроорганизмов. Биосорбент увлажняют каждые 3 дня. За 15 дней содержание нефти снизилось на 41%, а за 30 дн на 66%, что подтверждает повышение степени самоочистки биосорбента от УГВ в результате использования консорциума штаммов микроорганизмов.
Пример 2
Биосорбент после сорбции нефти не вынимают из воды. Через 20 дней содержание нефти в биосорбенте уменьшилось на 53%, что свидетельствует о высокой скорости разложения углеводородов в процессе самоочистки биосорбента от углеводородов, собранных с поверхности воды.
Пример 3
Биосорбент после сорбции нефти не вынимают из воды. Для исследования флотационных свойств полученного по предлагаемому способу биосорбента еженедельно определяют разницу между массами оставшегося на поверхности и использованного для сбора нефтяного пятна биосорбента. После 30 сут эксперимента зафиксировано ничтожно малое количество утонувших частиц биосорбента, которыми можно пренебречь, т.к. размер их фракции менее 0,03 мм. Наличие частиц такого размера обусловлено истиранием более крупных стандартных (1-1,5 мм) друг о друга частиц во время хранения, перегрузки и пр. механического воздействия. Для сравнения в рамках эксперимента был приготовлен биосорбент по способу, наиболее близкому к предлагаемому (прототипу), которым обработали пятно нефти на поверхности воды, как описано в примере 1.
Утопание частиц известного биосорбента зафиксировали спустя 10 сут эксперимента. К двадцатым суткам можно было говорить об оседании на дно сосуда более 50% известного биосорбента.
Можно утверждать, что предлагаемый биосорбент способен оставаться на поверхности воды в течение длительного времени за счет улучшения его флотационных свойств.
Таким образом, реализация предлагаемого способа обеспечивает увеличение сорбционной емкости биосорбента и позволяет получить биосорбент с высокой степенью самоочистки и широкой областью применения, что обусловливает повышение эффективности процесса утилизации УГВ загрязнений.
Claims (2)
1. Способ получения биосорбента для очистки воды от углеводородных загрязнений, включающий внесение органического гидрофобного сорбента, полученного путем пиролиза под вакуумом при температуре 210-250°С измельченного торфа, в суспензию биомассы, содержащую в эффективном количестве нефтеокисляющие микроорганизмы, при этом органический гидрофобный сорбент вносят в процессе ферментации биомассы на стадии замедления роста нефтеокисляющих микроорганизмов, а масса вносимого органического гидрофобного сорбента в 6-10 раз превышает массу нефтеокисляющих микроорганизмов, содержащихся в суспензии биомассы к моменту внесения, отличающийся тем, что измельченный до фракций 1-1,5 мм торф перед низкотемпературным пиролизом подвергают предварительной сушке при температуре 40-50°С до достижения влажности не более 3%, пиролиз осуществляют в течение 90-120 мин, а в качестве нефтеокисляющих микроорганизмов используют консорциум штаммов Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и Dietzia maris ВКПМ Ас-1824, взятых в соотношении 1:1.
2. Биосорбент для очистки воды от углеводородных загрязнений, полученный способом по п. 1, содержащий измельченный до фракций 1-1,5 мм и подсушенный до влажности не более 3% торф в качестве органического гидрофобного сорбента, а в качестве нефтеокисляющих микроорганизмов, иммобилизованных в органический гидрофобный сорбент, консорциум штаммов Candida maltosa ВКПМ Y-3446 и Dietzia maris ВКПМ Ac-1824, взятых в соотношении 1:1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137004A RU2656146C1 (ru) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Биосорбент для очистки воды от углеводородных загрязнений и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137004A RU2656146C1 (ru) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Биосорбент для очистки воды от углеводородных загрязнений и способ его получения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2656146C1 true RU2656146C1 (ru) | 2018-05-31 |
Family
ID=62560238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017137004A RU2656146C1 (ru) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Биосорбент для очистки воды от углеводородных загрязнений и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2656146C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697278C1 (ru) * | 2018-11-15 | 2019-08-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Арктический Научно-Проектный Центр Шельфовых Разработок" | Микробный препарат для утилизации углеводородных загрязнений |
| RU2772723C1 (ru) * | 2021-09-09 | 2022-05-24 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Способ получения сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318736C2 (ru) * | 2006-02-10 | 2008-03-10 | Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук | Биосорбент для очистки водоемов от нефтепродуктов на основе штаммов бактерий и дрожжевых грибов |
| RU2422587C1 (ru) * | 2009-12-21 | 2011-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН | Комплексный биосорбент на основе штаммов бактерий и грибов для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов в присутствии микроводорослей |
| RU2430021C1 (ru) * | 2010-04-29 | 2011-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | Способ очистки окружающей среды от углеводородных загрязнений |
-
2017
- 2017-10-20 RU RU2017137004A patent/RU2656146C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2318736C2 (ru) * | 2006-02-10 | 2008-03-10 | Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук | Биосорбент для очистки водоемов от нефтепродуктов на основе штаммов бактерий и дрожжевых грибов |
| RU2422587C1 (ru) * | 2009-12-21 | 2011-06-27 | Учреждение Российской академии наук Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН | Комплексный биосорбент на основе штаммов бактерий и грибов для очистки водных сред от нефти и нефтепродуктов в присутствии микроводорослей |
| RU2430021C1 (ru) * | 2010-04-29 | 2011-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | Способ очистки окружающей среды от углеводородных загрязнений |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПЫСТИНА Н.Б. И ДР. "Применение современных биотехнологий при решении актуальных экологических задач нефтегазового комплекса".// Охрана окружающей среды, энергосбережение и охрана труда в нефтегазовом комплексе: инновации, технологии, перспективы. 2013, N 2 (13), с.113-117. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697278C1 (ru) * | 2018-11-15 | 2019-08-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Арктический Научно-Проектный Центр Шельфовых Разработок" | Микробный препарат для утилизации углеводородных загрязнений |
| RU2772723C1 (ru) * | 2021-09-09 | 2022-05-24 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" | Способ получения сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Akhtar et al. | Biosorption characteristics of unicellular green alga Chlorella sorokiniana immobilized in loofa sponge for removal of Cr (III) | |
| WO2017136561A1 (en) | Aerobic nitritation of ammonia and integrated anammox processes | |
| Bai et al. | Preparation and characterization of a novel macroporous immobilized micro-organism carrier | |
| CN113215009B (zh) | 一种复合固定化菌剂及其制备方法与应用 | |
| Wang et al. | Degradation of pyrene and benzo (a) pyrene in contaminated soil by immobilized fungi | |
| RU2318736C2 (ru) | Биосорбент для очистки водоемов от нефтепродуктов на основе штаммов бактерий и дрожжевых грибов | |
| Chen et al. | Selective adsorption and efficient degradation of oil pollution by microorganisms immobilized natural biomass aerogels with aligned channels | |
| Hrenović et al. | Immobilisation of Acinetobacter calcoaceticus using natural carriers | |
| RU2656146C1 (ru) | Биосорбент для очистки воды от углеводородных загрязнений и способ его получения | |
| KR101511999B1 (ko) | 수질개선방법 및 그 방법에 사용되는 수질개선용 캡슐 | |
| RU2608527C2 (ru) | Биокомпозитный материал для очистки сточных вод от нитрит-, нитрат-, фосфат-ионов | |
| Zhang et al. | Selective absorption and efficient biodegradation of petroleum pollutants by oleophilic porous activated sludge loading with microorganism | |
| Farid et al. | Eco-friendly biodegradation of hydrocarbons compounds from crude oily wastewater using PVA/alginate/clay composite hydrogels | |
| Mao et al. | Crude oil degradation in oilfield produced water by immobilized microbes and oil recovery improvement after its reinjection | |
| Juang et al. | Microbial degradation of phenol in high-salinity solutions in suspensions and hollow fiber membrane contactors | |
| RU2516412C2 (ru) | Препарат для очистки воды и почвы от нефтяных загрязнений и способ его получения | |
| Xu et al. | Effects of activated sludge flocs and pellets seeds on aerobic granule properties | |
| RU2420579C2 (ru) | Способ иммобилизации клеток микроорганизмов в сорбент, используемый для очистки нефтезагрязнений | |
| RU2414313C2 (ru) | Способ очистки земель от нефти и нефтепродуктов и рекультивации почв сельскохозяйственного назначения | |
| RU2298033C2 (ru) | Композиция для получения носителя иммобилизованных микроорганизмов, расщепляющих углеводороды, и способ получения носителя | |
| RU2093478C1 (ru) | Способ очистки воды и почвы от нефти, нефтепродуктов и полимерных добавок в буровой раствор | |
| Xu et al. | Divergent effects of food waste derived hydrochar on hydraulic properties and infiltration in a sandy soil | |
| Archegova et al. | Optimization of the purification of soil and water objects from oil using biosorbents | |
| RU2571180C2 (ru) | Способ очистки от нефти и нефтепродуктов морских и солоноватоводных экосистем в условиях высоких широт | |
| Pannier et al. | Long-term activity of biohybrid coatings of atrazine-degrading bacteria Pseudomonas sp. ADP |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20211209 |
|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -PC4A- IN JOURNAL 34-2021 |