RU2668811C1 - Biological decomposer of nitrocellulose - Google Patents

Biological decomposer of nitrocellulose Download PDF

Info

Publication number
RU2668811C1
RU2668811C1 RU2017144968A RU2017144968A RU2668811C1 RU 2668811 C1 RU2668811 C1 RU 2668811C1 RU 2017144968 A RU2017144968 A RU 2017144968A RU 2017144968 A RU2017144968 A RU 2017144968A RU 2668811 C1 RU2668811 C1 RU 2668811C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nitrocellulose
biological
centrum
mms
microorganisms
Prior art date
Application number
RU2017144968A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Забокрицкий
Дмитрий Юрьевич Савиных
Анатолий Васильевич Тарабара
Борис Германович Юшков
Николай Александрович Забокрицкий
Святослав Дмитриевич Савиных
Original Assignee
Забокрицкий Александр Николаевич
Дмитрий Юрьевич Савиных
Александр Александрович Забокрицкий
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Забокрицкий Александр Николаевич, Дмитрий Юрьевич Савиных, Александр Александрович Забокрицкий filed Critical Забокрицкий Александр Николаевич
Priority to RU2017144968A priority Critical patent/RU2668811C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2668811C1 publication Critical patent/RU2668811C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, 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
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, 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
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205Bacterial isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/38Pseudomonas
    • C12R2001/39Pseudomonas fluorescens

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

FIELD: biochemistry.SUBSTANCE: invention relates to the use of eco-biopreparation “Centrum-MMS” as a biological decomposer of nitrocellulose.EFFECT: invention reduces concentration of nitrocellulose of industrial wastes of chemical enterprises.1 cl, 4 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к биотехнологии защиты окружающей среды от негативного влияния на нее техногенных экотоксикантов и предназначено для проведения биоремедиационных мероприятий на территориях химических предприятий, загрязненных промышленными отходами нитроцеллюлозы.The invention relates to biotechnology for protecting the environment from the negative impact of technogenic ecotoxicants on it and is intended for bioremediation activities in the territories of chemical enterprises contaminated with nitrocellulose industrial waste.

Уровень техникиState of the art

Известно, что в результате деятельности человечества образуются различные отходы, количество которых непрерывно возрастает. Только в РФ ежегодно накапливается более 150 млн. тонн твердых (промышленных и бытовых) отходов. Надежная локализация биосферы от вредных компонентов невозможна без их предварительной переработки и обезвреживания. В соответствии с федеральными законами, действующими в области охраны окружающей среды, обеспечение экологической безопасности является важным и актуальным компонентом национальной безопасности страны.It is known that as a result of the activities of mankind, various wastes are generated, the amount of which is continuously increasing. In the RF alone, more than 150 million tons of solid (industrial and domestic) waste is accumulated annually. Reliable localization of the biosphere from harmful components is impossible without their preliminary processing and disposal. In accordance with federal laws in the field of environmental protection, ensuring environmental safety is an important and relevant component of the country's national security.

В настоящее время современным требованиям по эффективному решению экологических задач, направленных на оздоровление внешней среды, нейтрализацию и обезвреживание различных экотоксикантов, в наибольшей степени отвечает метод микробиологической биодеградации. Он основан на способности различных видов микроорганизмов в процессе своей жизнедеятельности разлагать до простых и экологически безопасныхCurrently, the method of microbiological biodegradation is most relevant to modern requirements for the effective solution of environmental problems aimed at improving the environment, neutralizing and neutralizing various ecotoxicants. It is based on the ability of various types of microorganisms in the course of their life to decompose into simple and environmentally friendly

соединений или усваивать в ходе биохимических реакций многие органические загрязнители и их компоненты.compounds or absorb in the course of biochemical reactions, many organic pollutants and their components.

Биологический метод очистки является в XXI веке наиболее прогрессивным и перспективным для практической реализации, а во многих случаях и единственным направлением, вследствие своей экологической безопасности, низкой материало-, трудо- и энергоемкости биотехнологических производств и сравнительной дешевизны.The biological method of purification in the 21st century is the most progressive and promising for practical implementation, and in many cases the only direction, due to its environmental safety, low material, labor and energy intensity of biotechnological industries and comparative low cost.

Несмотря на стремительное развитие биотехнологии и ее значительные и несомненные успехи, многие актуальные практические вопросы, касающиеся обезвреживания конкретных экотоксикантов со сложной химической структурой, остаются и до настоящего времени не решенными.Despite the rapid development of biotechnology and its significant and undoubted successes, many topical practical issues regarding the disposal of specific ecotoxicants with a complex chemical structure remain to this day unresolved.

Так, анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы показывает, что в настоящее время не разработано и не предлагается приемлемой и адекватной технологии для практического осуществления такой актуальной и сложной экологической задачи, как биодеструкция и нейтрализация отходов нитроцеллюлозы (НЦ) на химических предприятиях, которые производят и используют ее в своем технологическом цикле.Thus, an analysis of domestic and foreign scientific and technical literature shows that at present no acceptable and adequate technology has been developed and is proposed for the practical implementation of such an urgent and complex environmental task as biodegradation and neutralization of nitrocellulose (SC) waste in chemical plants that produce and use it in their technological cycle.

Целью настоящей работы являлось проведение экспериментальных исследований по поиску микроорганизмов, обладающих нитроцеллюлозолитической активностью, и оценке возможности использования их (препаратов на их основе) для обезвреживания биологическим методом промышленных территорий, загрязненных нитроцеллюлозой.The aim of this work was to conduct experimental studies on the search for microorganisms with nitrocellulolytic activity, and to assess the possibility of using them (preparations based on them) for the neutralization of industrial areas contaminated with nitrocellulose by biological methods.

Известно, что нитроцеллюлоза и ее производные (коллоксилин, пироксилин и др.) сравнительно сложно поддаются биологической деструкции и могут разлагаться в основном некоторыми представителями анаэробных сульфатредуцирующих микроорганизмов, например, рода Desulfovibrio. Учитывая определенные биотехнологические сложности в получении культур сульфатредукторов, длительность протекания анаэробных биохимических процессов, применять их для создания биологических препаратов экологического назначения (тем более, что до настоящего времени такие примеры не известны), а тем более использовать для решения конкретных экологических задач в натурных условиях, не представлялось целесообразным.It is known that nitrocellulose and its derivatives (colloxylin, pyroxylin, etc.) are relatively difficult to biodegrade and can be decomposed mainly by some representatives of anaerobic sulfate-reducing microorganisms, for example, the genus Desulfovibrio. Given certain biotechnological difficulties in obtaining cultures of sulfate reducers, the duration of the anaerobic biochemical processes, use them to create biological preparations for environmental purposes (all the more so since such examples are not known to date), and even more so, to use to solve specific environmental problems in natural conditions, did not seem appropriate.

Одновременно укажем, что в научно-технической литературе имеются единичные упоминания о том, что денитрифицирующая способность зафиксирована и у некоторых представителей аэробных микроорганизмов таких родов как Aspergillus, Arthrobacter, Acinetobacter и Pseudomonas.At the same time, we point out that in the scientific and technical literature there are isolated references to the fact that denitrifying ability has been recorded in some representatives of aerobic microorganisms of such genera as Aspergillus, Arthrobacter, Acinetobacter and Pseudomonas.

Так, известен «Способ детоксикации хозяйственно-бытовых сточных вод» (Патент на изобретение №2547112 от 10 апреля 2014 г., Заявитель -ФГОУ ВПО «Челябинский государственный университет»), когда денитрификационная активность микроорганизмов активного ила в аэротенках интенсифицировалась за счет повышенного количества подаваемого кислорода, образующегося при электролизе воды.Thus, the “Method for the Detoxification of Domestic Wastewater” is known (Patent for invention No. 2547112 dated April 10, 2014, the Applicant-Chelyabinsk State University), when the denitrification activity of activated sludge microorganisms in aeration tanks was intensified due to the increased amount of supplied oxygen formed during the electrolysis of water.

Действие патента прекращено 7 сентября 2016 г.The patent is terminated on September 7, 2016.

Основным недостатком данного способа является то, что он, по сути, предназначен для биологической очистки от различных органических примесей сточных вод, а процессу денитрификации подвергаются, в частности, аммонийные соединения азота (мочевина). Видовой состав аэробных микроорганизмов активного ила не конкретизирован и представляет собой сообщество бактерий, грибов, а также водорослей (диатомовых, зеленых, сине-зеленых), а возможность создания на их основе эффективного экобиопрепарата и практического его использования для биологической нейтрализации нитроцеллюлозы не известна.The main disadvantage of this method is that it, in fact, is intended for biological treatment of various organic impurities of wastewater, and in particular, ammonium nitrogen compounds (urea) are subjected to the denitrification process. The species composition of aerobic microorganisms of activated sludge is not specified and represents a community of bacteria, fungi, and algae (diatoms, green, blue-green), and the possibility of creating an effective ecobiological product on their basis and its practical use for the biological neutralization of nitrocellulose is not known.

Наиболее близким по существу к заявляемому изобретению является «Способ биологической очистки сточных вод, содержащих нитроцеллюлозу» (Патент на изобретение №2026830 от 20 января 1995 г., Заявитель - ТОО «Научно-производственное предприятие «Новэкотех»).The closest to the claimed invention is the "Method of biological treatment of wastewater containing nitrocellulose" (Patent for the invention No. 2026830 dated January 20, 1995, the Applicant - Scientific-Production Enterprise "Novekoteh" LLP).

Промышленные отходы, содержащие нитроцеллюлозу, подвергались биологическому воздействию биоценоза микроорганизмов, состоящему преимущественно из бактерий родов Pseudomonas и Bacillus. Нейтрализация НЦ осуществлялась в ферментере объемом 12 л при температуре 30-36°С, подаче воздуха 1 л⋅мин-1, величине рН 7,0-7,4. Концентрация нитроцеллюлозы не превышала 1000 мг⋅л-1. Использовали минеральную среду, содержащую следующие компоненты (мг⋅л-1): аммоний сернокислый - 2000, калий хлористый - 370, магний сернокислый - 720, железо сернокислое - 12,6, марганец сернокислый - 12, кислота фосфорная (80%) - 0,5.Industrial waste containing nitrocellulose was exposed to the biological effect of the biocenosis of microorganisms, consisting mainly of bacteria of the genera Pseudomonas and Bacillus. The neutralization of the SC was carried out in a 12 L fermenter at a temperature of 30-36 ° С, an air supply of 1 l 1min -1 , and a pH value of 7.0-7.4. The concentration of nitrocellulose did not exceed 1000 mg⋅ -1 . We used a mineral medium containing the following components (mg⋅ -1 ): ammonium sulfate - 2000, potassium chloride - 370, magnesium sulfate - 720, iron sulfate - 12.6, manganese sulfate - 12, phosphoric acid (80%) - 0 ,5.

В качестве ростового фактора добавляли дрожжевой экстракт (0,5%). Процесс денитрификации проводили в течение 15-25 суток, степень очистки сточных вод, содержащих НЦ, достигала 70-75%.Yeast extract (0.5%) was added as a growth factor. The denitrification process was carried out for 15–25 days; the degree of purification of wastewater containing SC reached 70–75%.

Действие патента прекращено 10 марта 2002 г. The patent is terminated on March 10, 2002.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

не определен видовой состав микроорганизмов и не изучены их свойства, касающиеся биодеструкции нитроцеллюлозы;the species composition of microorganisms has not been determined and their properties regarding the biodegradation of nitrocellulose have not been studied;

высокая длительность процесса биологического разложения НЦ;high duration of the process of biological decomposition of SC;

сравнительно высокие температуры, при которых происходит биодеструкция нитроцеллюлозы;relatively high temperatures at which biodegradation of nitrocellulose occurs;

способ эффективен для нейтрализации НЦ, концентрация которой в реакционной среде не превышает 0,1%;the method is effective for neutralizing the SC, the concentration of which in the reaction medium does not exceed 0.1%;

отсутствуют рекомендации и предложения, касающиеся возможности использования результатов лабораторных исследований для их последующей реализации и внедрения.there are no recommendations and suggestions regarding the possibility of using the results of laboratory tests for their subsequent implementation and implementation.

Данные о создании биологических препаратов, разработанных технологиях их практического применения в лабораторных или натурных условиях для нейтрализации промышленных нитроцеллюлозосодержащих отходов, а также наличии патентов в данной области биотехнологии, как в России, так и за рубежом, нам неизвестны.Data on the creation of biological preparations, the developed technologies for their practical use in laboratory or field conditions to neutralize industrial nitrocellulose-containing wastes, as well as the availability of patents in this field of biotechnology, both in Russia and abroad, are unknown to us.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Ранее нами был предложен для биологической очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов экобиопрепарат «Центрум - MMS» (Патент РФ №2428471 от 13 июня 2010 г.). Биологический препарат экологического назначения «Центрум - MMS» характеризуется:Previously, we proposed for the biological treatment of water and soil from oil and petroleum products the ecological product Centrum - MMS (RF Patent No. 2428471 of June 13, 2010). Ecological biological product “Centrum - MMS” is characterized by:

компонентным составом, представленным двумя видами микроорганизмов с выраженной способностью утилизировать углеводороды при их совместном воздействии;the component composition represented by two types of microorganisms with a pronounced ability to utilize hydrocarbons when they are combined;

высокой биодеградационной активностью уже при однократном применении в отношении сырой нефти и различных видов углеводородных топлив;high biodegradation activity even with a single application to crude oil and various types of hydrocarbon fuels;

активностью при утилизации «тяжелых», а также ароматических углеводородов;activity in the disposal of "heavy" as well as aromatic hydrocarbons;

возможностью применения для ремедиации почв и водных поверхностей при сравнительно низких температурах окружающей среды (8-12°С), что особенно актуально для северных нефтедобывающих районов РФ.the possibility of application for remediation of soils and water surfaces at relatively low ambient temperatures (8-12 ° C), which is especially important for the northern oil-producing regions of the Russian Federation.

Предлагаемый экобиопрепарат представляет собой смесь двух природных штаммов бактерий Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847 и Rhodococcus erythropolis AC-1769, активно окисляющих углеводороды. Нитроцеллюлозолитическая (денитрифицирующая) активность этих штаммов до настоящего времени была неизвестна.The proposed ecobiological product is a mixture of two natural bacterial strains of Pseudomonas fluorescens VKM B-6847 and Rhodococcus erythropolis AC-1769, actively oxidizing hydrocarbons. The nitrocellulosolytic (denitrifying) activity of these strains has so far been unknown.

Таким образом, перед авторами стояла задача по обоснованию возможности практического использования в натурных условиях экобиопрепарата «Центрум-MMS», содержащего в своем составе виды аэробных микроорганизмов, ферменты которых способны деполимеризировать молекулы НЦ и использовать для своего роста и накопления биомассы углерод и азот, являющихся основными структурными компонентами этого органического соединения.Thus, the authors were faced with the task of justifying the possibility of practical use of the Centrum-MMS ecological product in natural conditions, which contains aerobic microorganisms, whose enzymes are able to depolymerize SC molecules and use carbon and nitrogen, which are the main ones for their growth and biomass accumulation structural components of this organic compound.

Запланированные нами исследования выполнялись как в лабораторных, так и в натурных условиях (на территории обанкротившегося и ликвидированного в 2003 году предприятия ФГУП «Режевской химический завод», г. Реж Свердловской области). Ранее на основном производстве завода выпускались пороха балистного типа для различных артиллерийских и ракетных систем, а также лакокрасочная продукция (15 тыс.тонн в год).The studies we planned were carried out both in laboratory and on-site conditions (on the territory of the bankrupt and liquidated in 2003 enterprise of the Federal State Unitary Enterprise “Rezhevskaya Chemical Plant”, the city of Rezh, Sverdlovsk Region). Earlier, the main production of the plant produced ballistic gunpowder for various artillery and missile systems, as well as paintwork (15 thousand tons per year).

Работы осуществлялись в рамках федеральной целевой программы «Национальной системы химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009-2014 годы)» и участия в исполнении государственного контракта от 26 декабря 2011 г. №11412.1007500.13.005 с Минпромторгом России.The work was carried out as part of the federal target program of the “National System of Chemical and Biological Safety of the Russian Federation (2009-2014)” and participation in the execution of the state contract of December 26, 2011 No. 11412.1007500.13.005 with the Ministry of Industry and Trade of Russia.

Ранее проведенные ООО «Компания ЭКОТЕХПРОМ» инженерно-экологические изыскания установили, что основное количество нитроцеллюлозы на данном предприятии находится в двух прудках-накопителях (шламохранилищах) общей площадью 4,8 га, содержащих наряду с НЦ и другие промышленные отходы общим объемом 27800 м3 и массой 50040 т, в основном в виде донных отложений полужидкой консистенции.Earlier environmental and engineering surveys carried out by ECOTECHPROM Company LLC established that the main amount of nitrocellulose in this enterprise is located in two storage ponds (sludge storages) with a total area of 4.8 hectares, containing along with SC and other industrial waste with a total volume of 27800 m 3 and weighing 50,040 tons, mainly in the form of bottom sediments of a semi-liquid consistency.

Расчетными показателями было определено, что основными загрязняющими веществами в прудках-накопителях были нитроцеллюлоза (625 т), нефтяные (мазут и технические масла) углеводороды (950 т), окислы металлов, сульфаты и др.The calculated indicators determined that the main pollutants in the storage ponds were nitrocellulose (625 tons), petroleum (fuel oil and industrial oils) hydrocarbons (950 tons), metal oxides, sulfates, etc.

Результаты выполненных нами экспериментальных исследований и предложения по их практическому использованию в последующем вошли составной частью в «Промышленный регламент по обезвреживанию и рекультивации прудков-накопителей на территории бывшего ФГУП «Режевской химический завод» (г. Реж Свердловской области)».The results of our experimental studies and suggestions for their practical use were subsequently included as an integral part in the “Industrial regulation for the disposal and reclamation of storage ponds in the territory of the former FSUE“ Rezhevskaya Chemical Plant (Rezh, Sverdlovsk Region) ”.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Для решения поставленной задачи использовали:To solve the problem used:

четыре вида аэробных микроорганизмов: Arthrobacter sp.(1 штамм), Acinetobacter sp. (1 штамм), Rhodococcus sp. (2 штамма), Pseudomonas sp. (4 штамма), выделенных из почвы в районе береговой зоны и проб донных осадков прудков-накопителей Режевского химического завода;four types of aerobic microorganisms: Arthrobacter sp. (1 strain), Acinetobacter sp. (1 strain), Rhodococcus sp. (2 strains), Pseudomonas sp. (4 strains) isolated from soil in the coastal zone and samples of bottom sediments of storage ponds from the Rezhevsky Chemical Plant;

штамм Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847;Pseudomonas fluorescens VKM B-6847 strain;

штамм Rhodococcus erythropolis ВКМ АС-1769;Rhodococcus erythropolis strain VKM AC-1769;

экобиопрепарат «Центрум - MMS» (партии 01/2013 - 08/2013), приготовленный в соответствии с действующими ТУ и Промышленным регламентом по производству. Состав и порядок приготовления препарата описаны ранее (Патент РФ №2428471 от 13 июня 2010 г.);Ecobiological product “Centrum - MMS” (lots 01/2013 - 08/2013), prepared in accordance with applicable TU and Industrial production regulations. The composition and preparation of the drug are described previously (RF Patent No. 2428471 of June 13, 2010);

синтетическую питательную среду (для выращивания видов Pseudomonas и Rhodococcus) следующего состава: FeSO4⋅7H2O - 0,1 г; KH2PO4 - 2,5 г; K2HPO4 - 0,3 г; MgSO4⋅7H2O - 0,3 г; глюкоза - 1,0 г; вода дистиллированная до 1 дм, раствор аммиака - до рН (6,9±0,1);synthetic nutrient medium (for the cultivation of Pseudomonas and Rhodococcus species) of the following composition: FeSO 4 ⋅ 7H 2 O - 0.1 g; KH 2 PO 4 - 2.5 g; K 2 HPO 4 - 0.3 g; MgSO 4 ⋅ 7H 2 O - 0.3 g; glucose - 1.0 g; distilled water up to 1 dm, ammonia solution - up to pH (6.9 ± 0.1);

синтетическую питательную среду (для выращивания видов Arthrobacter и Acinetobacter) следующего состава: (CaCl2⋅6H2O - 0,01 г; MgSO4⋅5H2O - 0,02 г; FeSO4⋅7H2O - 0,01 г; Na2HPO4 - 1,0 г; Na2CO3 - 0,1 г; NH4Cl - 1,0 г; NaCl - 1,0 г; KH2PO4 - 1,5 г; MgSO4⋅7H2O - 0,2 г; глюкоза - 5,0 г; вода дистиллированная до 1 дм3);a synthetic nutrient medium (for growing Arthrobacter and Acinetobacter species) of the following composition: (CaCl 2 ⋅ 6H 2 O - 0.01 g; MgSO 4 ⋅ 5H 2 O - 0.02 g; FeSO 4 ⋅ 7H 2 O - 0.01 g ; Na 2 HPO 4 - 1.0 g; Na 2 CO 3 - 0.1 g; NH 4 Cl - 1.0 g; NaCl - 1.0 g; KH 2 PO 4 - 1.5 g; MgSO 4 ⋅ 7H 2 O - 0.2 g; glucose - 5.0 g; distilled water to 1 dm 3 );

дрожжевой экстракт (2-3 мл на 100 мл питательной среды) для стимулирования размножения микроорганизмов;yeast extract (2-3 ml per 100 ml of culture medium) to stimulate the growth of microorganisms;

гранулированное фосфорное удобрение - суперфосфат (ГОСТ 5956-78), калий хлористый (ГОСТ 4568-95);granular phosphate fertilizer - superphosphate (GOST 5956-78), potassium chloride (GOST 4568-95);

плотную питательную среду следующего состава: мясо-пептонный агар (пептона - 10,0 г, NaCl - 5,0 г, агар-агара - 20,0 г, мясной воды - до 1,0 дм3);dense nutrient medium of the following composition: meat-peptone agar (peptone - 10.0 g, NaCl - 5.0 g, agar-agar - 20.0 g, meat water - up to 1.0 dm 3 );

технический образец нитроцеллюлозы (бездымный порох марки «Сокол», изготовленный по ГОСТ 22781-77 с массовой долей НЦ равной 96%);technical sample of nitrocellulose (smokeless powder of the Sokol brand, manufactured according to GOST 22781-77 with a mass fraction of SC equal to 96%);

ацетон (ГОСТ 2603-79) для разведения НЦ;acetone (GOST 2603-79) for diluting SC;

шейкер-инкубатор KS 4000i с колбами вместимостью 250 см;KS 4000i shaker incubator with flasks with a capacity of 250 cm;

лабораторный биореактор емкостью 5 дм3 с принудительной подачей воздуха;laboratory bioreactor with a capacity of 5 dm 3 with forced air supply;

атомно-абсорбционный спектрофотометр 66506650G и хроматограф Цвет 800.66506650G atomic absorption spectrophotometer and Color 800 chromatograph.

Для проведения исследований по изучению возможности использования биологического (микробиологического) метода для разложения НЦ использовали экспериментальные модели, в которых в качестве объекта исследований применяли пироксилиновый бездымный порох и бактериальные культуры нитроцеллюлозолитических штаммов.To conduct research on the possibility of using the biological (microbiological) method for the decomposition of SC, experimental models were used, in which pyroxylin smokeless powder and bacterial cultures of nitrocellulolytic strains were used as the object of research.

В конические колбы вместимостью 250,0 см3 вносили по (50,0±0,5) см3 питательной среды, оптимальной для выращивания конкретных видов микроорганизмов. Затем в колбы со средой добавляли исследуемый образец экотоксиканта в пересчете на НЦ в количестве 1, 3, 5 или 10 масс. %. После этого в колбы вносили по (1,0±0,1) см суспензии клеток изучаемых штаммов или их ассоциаций в концентрации не менее 1⋅107 микр.кл⋅см-3. Параллельно готовили колбы без внесения в них культур штаммов и бактериальных изолятов.In conical flasks with a capacity of 250.0 cm 3, each (50.0 ± 0.5) cm 3 of nutrient medium, optimal for growing specific types of microorganisms, was added. Then, the studied sample of ecotoxicant in terms of SC in the amount of 1, 3, 5, or 10 masses was added to flasks with medium. % Thereafter, the flasks were added at (1,0 ± 0,1) cm suspensions strains studied cells or their association in a concentration of not less than 7 1⋅10 mikr.kl⋅sm -3. At the same time, flasks were prepared without introducing strain cultures and bacterial isolates into them.

Колбы закрывали ватно-марлевыми пробками и устанавливали в шейкер-инкубатор при 120 об⋅мин-1. Экспериментальные модели инкубировали при комнатной температуре (20±2)°С. После приготовления опытных и контрольных образцов, а также через 7, 14 и на 21 сутки (максимальный срок наблюдения) инкубирования, отбирали пробы для проведения аналитических исследований и оценки степени биодеградации нитроцеллюлозы.The flasks were closed with cotton gauze plugs and installed in a shaker incubator at 120 rpm -1 . The experimental models were incubated at room temperature (20 ± 2) ° С. After the preparation of the experimental and control samples, as well as after 7, 14 and 21 days (maximum observation period) of incubation, samples were taken for analytical studies and to assess the degree of biodegradation of nitrocellulose.

Для проведения исследований в существенно больших объемах использовали биореактор.To conduct research in significantly large volumes, a bioreactor was used.

Количественное содержание НЦ в опытных и контрольных пробах определяли методом хромато-масс-спектрометрии. Регистрацию сигналов детектора и обсчет хроматограмм проводили с использованием программного комплекса «ЦветХром». Градуировочную зависимость для количественной оценки компонентов оценивали по результатам анализа калибровочных проб. Каждый образец анализировали трижды.The quantitative content of NC in the experimental and control samples was determined by chromatography-mass spectrometry. Detector signals and chromatograms were recorded using the TsvetKhrom software package. The calibration dependence for the quantitative assessment of the components was evaluated according to the results of the analysis of calibration samples. Each sample was analyzed three times.

Для поиска наиболее оптимальных условий эффективной биологической нейтрализации НЦ условия культивирования (биодеградации) изменяли путем корректировки температуры, величины рН и времени культивирования, концентрации НЦ и штаммов-биодеструкторов, а также внесением биостимуляторов.In order to find the most optimal conditions for the effective biological neutralization of SCs, the cultivation (biodegradation) conditions were changed by adjusting the temperature, pH and cultivation time, the concentration of SCs and biodestructive strains, as well as the introduction of biostimulants.

Результаты выполненных экспериментальных исследований представлены в таблице 1.The results of the experimental studies are presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Таким образом, в сравнительных экспериментальных исследованиях установлено, что практически у всех представителей выбранных нами родов микроорганизмов Arthrobacter, Acinetobacter, Rhodococcus и Pseudomonas наблюдается способность расти и развиваться в присутствии в питательной среде НЦ.Thus, in comparative experimental studies it was found that almost all representatives of the genus of microorganisms Arthrobacter, Acinetobacter, Rhodococcus, and Pseudomonas selected by us have the ability to grow and develop in the presence of SC in the nutrient medium.

Наивысшую интенсивность размножения показали бактериальные изоляты Rhodococcus sp. 1 и Pseudomonas fluorescens 4, обильный рост которых наблюдался даже при концентрации НЦ - 5%. Эти же культуры показали способность роста на плотных питательных средах и в случае концентрации НЦ равной 10%.The highest breeding intensity was shown by bacterial isolates of Rhodococcus sp. 1 and Pseudomonas fluorescens 4, the abundant growth of which was observed even at a concentration of NC - 5%. The same cultures showed the ability to grow on solid nutrient media even in the case of NC concentration of 10%.

Полученные результаты свидетельствовали о наличии у изучаемых изолятов бактериальных ферментов, способных подвергать биологический деструкции макромолекулы нитроцеллюлозы.The obtained results testified to the presence of bacterial enzymes in the studied isolates capable of biologically degrading nitrocellulose macromolecules.

На основании полученных экспериментальных данных можно было рекомендовать выделенные активные штаммы, относящиеся к вышеперечисленным родам и видам микроорганизмов, для последующего углубленного изучения и количественной оценки их биодеградационных свойств с целью последующего использования (в случае создания на их основе биологических препаратов экологического назначения) для разложения различных органических загрязнителей, содержащих соединения азота, в том числе и НЦ.Based on the obtained experimental data, it was possible to recommend the isolated active strains belonging to the above genera and types of microorganisms for subsequent in-depth study and quantitative assessment of their biodegradation properties for the purpose of subsequent use (in the case of the creation of biological preparations for environmental purposes) for the decomposition of various organic pollutants containing nitrogen compounds, including SC.

В настоящее время на коммерческом рынке предлагаются экобиопрепараты (Центрин, Путидойл, Центрум-MMS, Деворойл, Дестройл, Олеворин, Фенобак, Бациспецин, Нафтокс, Петробак, Гидробак, Эконтэкс, Эконадин, Валентис, Экойл, Uni-rem, Konsan, Noscum, Furezume, Bio-rem и т.д.), содержащие моно- или поликультуры различных видов и штаммов биодеструкторов (Jarrowia lipolytica, Alcaligencs sp, Rhodococcus spp., Acinetobacter Valentis, Acinetobacter species, Candida maltosa, Acinetobacter Oleovorum, Candida, Pseudomonas fluorescens, Bacillus subtilis и др.), действующим началом которых, в ряде случаев, является один или несколько из рекомендуемых видов микроорганизмов-биодеструкторов.Currently, ecobiological products are offered on the commercial market (Centrin, Putidul, Centrum-MMS, Devoroil, Destroil, Olevorin, Phenobac, Bacispecin, Naftoks, Petrobak, Gidrobak, Ekonteks, Ekonadin, Valentis, Ekoil, Uni-rem, Konsanzume, Nosc , Bio-rem, etc.) containing mono- or polycultures of various species and strains of biodestructors (Jarrowia lipolytica, Alcaligencs sp, Rhodococcus spp., Acinetobacter Valentis, Acinetobacter species, Candida maltosa, Acinetobacter Oleovorum, Candida, Pseudomonas flu flu subtilis, etc.), the active principle of which, in some cases, is one or more of the recommended types of microorganisms mov-biodestruktorov.

С целью предварительной оценки возможности и целесообразности использования некоторых из производимых в настоящее время экобиопрепаратов в сравнительных исследованиях оценивали способность микроорганизмов-биодеградантов, входящих в их состав расти и развиваться на средах, загрязненных НЦ. Результаты исследований представлены в таблице 2.In order to preliminarily assess the feasibility and advisability of using some of the currently produced ecobiological preparations in comparative studies, we evaluated the ability of the biodegradant microorganisms included in their composition to grow and develop on media contaminated with SC. The research results are presented in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Результаты исследований, представленные в таблице 2, свидетельствуют о том, что микроорганизмы, на основе которых были созданы изучаемые экобиопрепараты, наиболее интенсивно развиваются на средах с НЦ при использовании препарата Центрум-MMS. Значительно более низкая активность наблюдается у препаратов Центрин, Деворойл и Дестройл.The research results presented in Table 2 indicate that the microorganisms, on the basis of which the studied ecological preparations were created, most intensively develop on media with SC using Centrum-MMS. Significantly lower activity is observed in the preparations Centrin, Devoroil and Destroil.

Было проведено сравнительное исследование способности роста выделенных микроорганизмов Pseudomonas sp.и Rhodococcus sp., аналогичных коллекционным штаммам Pseudomonas fluorescens и Rhodococcus erythropolys, входящих в состав разработанного ранее нами препарата «Центрум-MMS» - биодеструктора различных нефтяных углеводородов. Так, было установлено, что штаммы Pseudomonas fluorescens ВКМ В-6847 и Rhodococcus erythropolys ВКМ АС-1769 в целом обладают биологическими свойствами как у аналогичных почвенных микроорганизмов Pseudomonas sp.и Rhodococcus sp., прошедших длительный период адаптации в экологических нишах, содержащих высокие концентрации НЦ.A comparative study was conducted of the growth ability of the isolated microorganisms Pseudomonas sp. and Rhodococcus sp., Similar to the collection strains of Pseudomonas fluorescens and Rhodococcus erythropolys, which were part of the Centrum-MMS drug we developed earlier, a biodestructor of various petroleum hydrocarbons. Thus, it was found that the strains of Pseudomonas fluorescens VKM B-6847 and Rhodococcus erythropolys VKM AC-1769 generally have biological properties similar to similar soil microorganisms Pseudomonas sp. And Rhodococcus sp., Which underwent a long period of adaptation in ecological niches containing high concentrations of NTs .

На плотных питательных средах определяли общую концентрацию бактериальных клеток в биопрепарате, обеспечивающую эффективную очистку загрязненных нитроцеллюлозой проб. Установлено, что увеличение посевной дозы с 106-107 кл⋅см-3 до 108-109 кл⋅см-3, как правило, приводит к заметному ускорению биологической деградации. При внесении жебиодеструктора в концентрации 10 кл⋅см-3 заметной деградации экотоксиканта не наблюдалось.On solid nutrient media, the total concentration of bacterial cells in the biological product was determined, which ensures the efficient purification of samples contaminated with nitrocellulose. It is found that increasing the inoculum with 10 6 -10 7 kl⋅sm -3 to 10 8 to 10 9 kl⋅sm -3 usually leads to a marked acceleration of biological degradation. When a zebiodestructor was introduced at a concentration of 10 cells cm –3, no noticeable degradation of the ecotoxicant was observed.

Полученные результаты показали целесообразность изучения возможности использования данного экобиопрепарата для решения поставленных нами задач по биодеструкции промышленных отходов нитроцеллюлозы.The results obtained showed the feasibility of studying the possibility of using this eco-biological product to solve our tasks for biodegradation of industrial nitrocellulose waste.

Деструктивная активность экобиопрепарата «Центрум-MMS» оценивали по степени разложения им НЦ на 7, 14 и 28 сутки. Эксперименты проводили в лабораторных условиях в колбах вместимостью 250 см3, содержащих 10,0 г предварительно подготовленной почвы. Почву для исследований отбирали в береговой зоне в районе прудков-накопителей. Из почвы удаляли крупные включения и просеивали ее через сито с размером ячеек 5×5 мм. После этого почву высушивали в сухожаровом шкафу ГП-10 до остаточной влажности 5%. НЦ вносили в минерализованную среду из расчета 1, 3, 5 и 10% по массе. Экобиопрепарат «Центрум-MMS» добавляли в количестве, обеспечивающим начальную концентрацию клеток в загрязненной почве равную 108 кл⋅г-1. В качестве контроля использовали образцы почвы, загрязненной НЦ, без внесения экобиопрепарата. Инкубирование проводили с использованием шейкера-инкубатора при температуре (20±2)°С.The destructive activity of the ecological product “Centrum-MMS” was assessed by the degree of its decomposition by SC on days 7, 14 and 28. The experiments were carried out in laboratory conditions in flasks with a capacity of 250 cm 3 containing 10.0 g of previously prepared soil. The soil for research was selected in the coastal zone in the area of storage ponds. Large inclusions were removed from the soil and sieved through a sieve with a mesh size of 5 × 5 mm. After that, the soil was dried in a dry heat oven GP-10 to a residual moisture content of 5%. SCs were introduced into the mineralized medium at the rate of 1, 3, 5, and 10% by weight. Ecological biological product “Centrum-MMS” was added in an amount that ensured an initial concentration of cells in contaminated soil equal to 10 8 cl⋅g -1 . As a control, samples of soil contaminated with SC were used without the introduction of an ecobiological product. Incubation was carried out using a shaker-incubator at a temperature of (20 ± 2) ° С.

По выполненных результатам исследований (таблица 3) можно сделать вывод, что внесение экобиопрепарата «Центрум-MMS» в реакционную среду показало закономерное возрастание специфической биодеградационной активности препарата с 7 на 14 и далее на 28 сутки, причем более интенсивное увеличение установлено для экспериментальных систем, в которых концентрация НЦ составляла 1-5%. При возрастании концентрации НЦ до 10% наблюдались сравнительно более низкие значения ее биодеструкции. Отметим также, что максимальная активность препарата установлена при анализе экспериментальных проб на 28 сутки инкубирования (94±3 и 86±4% для 1 и 3% содержания нитроцеллюлозы соответственно), что свидетельствовало об очень высоком уровне ее биологического разложения, учитывая, что расчетная минимальная концентрация нитроцеллюлозы в шламохранилищах составляла 1,25%.According to the research results (table 3), we can conclude that the introduction of the ecobiological product Centrum-MMS into the reaction medium showed a natural increase in the specific biodegradation activity of the drug from 7 to 14 and then to 28 days, with a more intense increase found for experimental systems, in which the concentration of NC was 1-5%. With an increase in the concentration of NTs to 10%, comparatively lower values of its biodegradation were observed. We also note that the maximum activity of the drug was established in the analysis of experimental samples on the 28th day of incubation (94 ± 3 and 86 ± 4% for 1 and 3% nitrocellulose content, respectively), which indicated a very high level of its biological decomposition, given that the calculated minimum the concentration of nitrocellulose in the sludge storage facilities was 1.25%.

Figure 00000003
Figure 00000003

Примечание. В контрольных пробах при исходных содержаниях НЦ равным 1, 3, 5 и 10% без внесения экобиопрепарата уровень биодеградации во всех случаях был равен 0.Note. In control samples with initial concentrations of SC equal to 1, 3, 5, and 10% without the introduction of an eco-biological product, the level of biodegradation in all cases was 0.

Оценивали эффективность биологической деградации нитроцеллюлозы экобиопрепаратом «Центрум-MMS» в пробах донных отложений из прудков-накопителей. В исследованиях использовали объединенные пробы, отобранные в контрольных точках прудков-накопителей «Южный» и «Северный» (по 5 точек). Содержание НЦ в данных пробах были близки к максимальным и составляли (21,15±5,28) г⋅кг-1 и (25,12±3,54) г⋅кг-1 соответственно.Evaluated the effectiveness of biological degradation of nitrocellulose with the ecologic preparation Centrum-MMS in samples of bottom sediments from storage ponds. The studies used pooled samples taken at the control points of the storage ponds “Southern” and “Northern” (5 points each). The content of SC in these samples was close to the maximum and amounted to (21.15 ± 5.28) g⋅kg -1 and (25.12 ± 3.54) g⋅kg -1, respectively.

Результаты измерений представлены в таблице 4.The measurement results are presented in table 4.

Figure 00000004
Figure 00000004

Примечания: 1. В контрольных пробах при исходных содержаниях НЦ равным 1, 2 и 3% без внесения экобиопрепарата уровень биодеградации во всех случаях был равен 0.Notes: 1. In the control samples with the initial content of SC equal to 1, 2 and 3% without the introduction of an eco-biological product, the biodegradation level in all cases was 0.

2. Различия достоверны (р<0,05) при сравнении экспериментальных данных с контролем.2. The differences are significant (p <0.05) when comparing the experimental data with the control.

Результаты исследований, представленных в таблице 4, позволяют сделать вывод, что применение экобиопрепарата «Центрум-MMS» после обработки им донных отложений, загрязненных промышленными отходами нитроцеллюлозы, приводит через 21 сутки к снижению ее содержания примерно на 70%.The results of the studies presented in Table 4 allow us to conclude that the use of Centrum-MMS ecological product after treatment of bottom sediments contaminated with industrial nitrocellulose waste leads to a decrease in its content by about 70% after 21 days.

Полученные данные свидетельствуют о высокой деструктивной активности экобиопрепарата «Центрум-MMS» по отношению к НЦ и перспективности его дальнейших реализации и внедрения в натурных условиях.The data obtained indicate a high destructive activity of the ecological product "Centrum-MMS" in relation to the SC and the prospect of its further implementation and implementation in natural conditions.

Изучение вновь установленной принципиально новой биологической характеристики экобиопрепарата «Центрум-MMS», существенно расширяющей его биотехнологические возможности, и определило необходимость проведения экспериментальных исследований по изучению целесообразности его использования для решения конкретной экологической задачи по ликвидации промышленных отходов НЦ в шламохранилищах Режевского химического завода.The study of the newly established fundamentally new biological characteristics of Centrum-MMS ecobiological product, significantly expanding its biotechnological capabilities, and determined the need for experimental studies to study the feasibility of its use to solve the specific environmental problem of eliminating industrial waste from SC in the sludge dumps of the Rezhevsky Chemical Plant.

В лабораторных условиях в прямых опытах при содержании в реакционной смеси не менее 3% НЦ (что было значительно выше реального содержания нитроцеллюлозы в донных отложениях - 1,25%), объективно подтверждено, что биодеградационные активности как микробных изолятов (см. табл. 1) Rhodococcus sp.1 и Pseudomonas fluorescens 4, так и экобиопрепарата «Центрум-MMS» существенно не различаются.In laboratory conditions, in direct experiments with a content of at least 3% NC in the reaction mixture (which was significantly higher than the real nitrocellulose content in bottom sediments - 1.25%), it was objectively confirmed that biodegradation activities as microbial isolates (see Table 1) Rhodococcus sp. 1 and Pseudomonas fluorescens 4, as well as those of the Centrum-MMS ecological product, do not differ significantly.

Укажем, что столь высокий уровень деградации НЦ являлся результатом оптимизации существенных биотехнологических факторов (концентрация водородных ионов, температура окружающей среды, удельная концентрация биологического препарата, продолжительность воздействия препарата, кратность применения препарата, уровень аэрируемости, количество вносимых биостимуляторов), значимых для протекания в экспериментальных системах биохимических процессов распада и нейтрализации макромолекул нитроцеллюлозы.We point out that such a high level of degradation of the NC was the result of optimization of significant biotechnological factors (concentration of hydrogen ions, ambient temperature, specific concentration of the biological preparation, duration of exposure to the drug, frequency of use of the drug, level of aeration, number of introduced biostimulants), significant for the course in experimental systems biochemical processes of decay and neutralization of nitrocellulose macromolecules.

Учитывая определенные научные и технологические сложности при производстве новых многокомпонентных экобиопрепаратов, состоящих из ассоциаций еще до конца не идентифицированных и изученных микроорганизмов (Arthrobacter sp., Acinetobacter sp.и Rhodococcus sp.), с учетом того, что экобиопрепарат «Центрум-MMS» уже запатентован и производится в промышленных количествах, его сравнительно высокую биодеградационную активность в отношении экологических загрязнителей органической природы, низкую себестоимость, считали обоснованным и возможным рекомендовать и использовать именно его для практического применения при обезвреживании промышленных отходов нитроцеллюлозы.Taking into account certain scientific and technological difficulties in the production of new multicomponent ecobiological products, consisting of associations of microorganisms that have not yet been identified and studied (Arthrobacter sp., Acinetobacter sp. And Rhodococcus sp.), Taking into account that Centrum MMS has already patented the ecobiological product and produced in industrial quantities, its relatively high biodegradation activity against environmental pollutants of organic nature, low cost, was considered reasonable and possible to recommend and use use it for practical use in the treatment of industrial waste nitrocellulose.

Укажем также, что данный препарат стабилен при практическом применении, не наблюдается потери им специфических биодеградационных свойств, микробиологические компоненты, на основе которых он создан, сравнительно устойчивы к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды и не теряют метаболическую активность при интродуцировании их в загрязненные НЦ экосистемы.We also point out that this drug is stable in practical use, it does not observe a loss of specific biodegradation properties, the microbiological components on the basis of which it was created are relatively resistant to adverse environmental factors and do not lose metabolic activity when introduced into polluted NC ecosystems.

Таким образом, была исключена необходимость разработки нового экобиопрепарата, что позволило нам, сосредоточится на дальнейшем углубленном изучении вновь открытых биотехнологических свойств уже имеющегося препарата.Thus, the need to develop a new ecobiological product was excluded, which allowed us to focus on further in-depth study of the newly discovered biotechnological properties of an existing drug.

В результате изучения влияния различных физико-химических и технологических факторов на эффективность нейтрализации НЦ биологическим способом было установлено, что основными лимитирующими факторами, определяющими эффективность биодеструкции НЦ, являются: концентрация водородных ионов, температура окружающей среды, удельная концентрация биологического препарата, продолжительность воздействия препарата и кратность его применения, уровень аэрируемости, количество вносимых биостимуляторов.As a result of studying the influence of various physicochemical and technological factors on the efficiency of SC neutralization in a biological way, it was found that the main limiting factors determining the effectiveness of SC biodegradation are: concentration of hydrogen ions, ambient temperature, specific concentration of a biological drug, duration of exposure to the drug, and multiplicity its application, the level of aeration, the number of introduced biostimulants.

Оптимальные величины биотехнологических параметров, обоснованные по результатам экспериментальных исследований и рекомендованные для включении в «Технологический регламент по утилизации промышленных отходов химико-биологическим методом»:The optimal values of biotechnological parameters, justified by the results of experimental studies and recommended for inclusion in the "Technological regulations for the disposal of industrial waste by the chemical-biological method":

концентрация водородных ионовhydrogen ion concentration 6,2-7,8 ед. рН;6.2-7.8 units pH температура окружающей средыambient temperature 25-30°С;25-30 ° C; удельная концентрация биологического препаратаspecific concentration of a biological preparation 107-108 кл⋅см:10 7 -10 8 cells продолжительность воздействия препаратаduration of exposure to the drug 21-28 сут.;21-28 days .; кратность применения препаратаfrequency of use of the drug 2-3 раза;2-3 times; уровень аэрируемостиaeration level 15-20 мг⋅дм-3;15-20 mg⋅dm -3 ;

количество вносимых биостимуляторов:number of introduced biostimulants:

суперфосфат гранулированныйgranular superphosphate 5,0 г⋅дм-3;5.0 g⋅dm -3 ; калий хлористыйpotassium chloride 2,5 г⋅дм-3.2.5 g⋅dm -3 .

По результатам проведенных нами экспериментальных исследований были обоснованы количественные характеристики каждого из вышеприведенных параметров и предложены конкретные рекомендации по включению и разработке на их основе «Проекта обезвреживания и рекультивации прудков-накопителей на территории бывшего Режевского химического завода» и Технологического регламента, которые в последующем были реализованы в работе двух организаций-соисполнителей ООО «Компания ЭКОТЕХПРОМ» и ООО «НПЦ «Уралбиосинтез», г. Екатеринбург.Based on the results of our experimental studies, the quantitative characteristics of each of the above parameters were substantiated and specific recommendations were proposed for the inclusion and development on their basis of the “Project for the disposal and reclamation of storage ponds in the territory of the former Rezhevsky Chemical Plant” and the Technological Schedule, which were subsequently implemented in the work of two co-executing organizations of EKOTEHPROM Company LLC and Uralbiosynthesis Scientific and Production Center LLC, Ekaterinburg.

Следует указать, что для успешного проведения работ по нейтрализации нитроцеллюлозы, находящейся в донных осадках шламонакопителей, а также ее неравномерного распределения, особое значение имел этап их рыхления и перевода во взвешенное состояние, для чего использовали универсальную амфибию - земснаряд Truxor DM-5000, оборудованный ковшом, насосной навеской Doropump с насосом Dredgepump 2500, мотор Briggs & Stratton мощностью 23 л.с.и производительностью 10-40 м3⋅ч-1, и насос марки DAB NOVA180-NOVA600-FEKA600 производительностью 15,9 м3⋅ч-1.It should be noted that for the successful implementation of the work to neutralize nitrocellulose located in the bottom sediments of sludge collectors, as well as its uneven distribution, the stage of their loosening and suspension was of particular importance, for which they used a universal amphibian - a Truxor DM-5000 dredger equipped with a bucket , a Doropump pump hitch with a Dredgepump 2500 pump, a 23 HP Briggs & Stratton motor with a capacity of 10-40 m 3 ⋅h -1 , and a DAB brand NOVA180-NOVA600-FEKA600 with a capacity of 15.9 m 3 ⋅h -1 .

В ходе выполнения биотехнологических работ по ремедиации прудков-накопителей было использовано биологического препарата «Центрум-MMS» - 50 т, биостимуляторов: суперфосфата - 107 т, хлористого калия - 26 т.In the course of biotechnological work on the remediation of storage ponds, the biological preparation Centrum-MMS was used - 50 tons, biostimulants: superphosphate - 107 tons, potassium chloride - 26 tons.

Концентрация НЦ в донных осадках прудков-накопителей Режевского химического завода в результате применения биологического препарата экологического назначения «Центрум-MMS» и выполненного комплекса биоремедиационных работ снизилась до абсолютно безопасного уровня -менее чем 10-6 г⋅кг-1. Одновременно уменьшился и уровень загрязнения углеводородами до 0,3 г⋅кг-1, то есть в 10 раз ниже значения ПДК, установленного требованиями нормативных документов.The concentration of SC in the bottom sediments of the storage ponds at the Rezhevsky Chemical Plant as a result of the application of the biological product of environmental designation Centrum-MMS and the set of bioremediation works decreased to an absolutely safe level of less than 10 -6 gkg -1 . At the same time, the level of hydrocarbon pollution decreased to 0.3 gkg -1 , that is, 10 times lower than the MPC established by the requirements of regulatory documents.

Обезвреживание и рекультивация прудков-накопителей (шламохранилищ) биологическим методом на территории бывшего ФГУП «Режевской химический завод», учитывая состав и количество специфических загрязнителей, являлась важной и сложной технологической проблемой, которая не имела аналогов в практике подобных работ и в нашей стране ранее не решалась. Особо укажем, что внедренный эффективный и безопасный биологический метод ремедиации территорий, загрязненных НЦ, позволяет исключить из практики экологической работы используемый ранее небезопасный и затратный химический метод щелочной нейтрализации нитроцеллюлозы.The neutralization and reclamation of storage ponds (sludge storages) by the biological method on the territory of the former FSUE Rezhevskaya Chemical Plant, given the composition and quantity of specific pollutants, was an important and complex technological problem that had no analogues in the practice of such work and had not been solved in our country before . We emphasize that the implemented effective and safe biological method of remediation of territories contaminated with SC allows us to exclude from the practice of environmental work the previously used unsafe and costly chemical method of alkaline neutralization of nitrocellulose.

Достижение цели и достоверность настоящих исследований доказываются полученными положительными результатами, которые в последующем были подтверждены заключениями экспертов (начальником экологической службы ООО «ЭкоРК», г. Москва, лицензия Ростехнадзора от 1 декабря 2014 г. № ВМ-00-015134, на осуществление деятельности, связанной с обращением взрывчатых материалов промышленного назначения; АО «Научный центр ВостНИИ по безопасности работ в горной промышленности», г. Кемерово, Аттестат аккредитации № РОСС RU. 0001.21ЦЦ02 по требованиям Технического регламента Таможенного союза TP ТС 028/2012 «О безопасности взрывчатых веществ и изделий на их основе»; ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора», г. Екатеринбург, Аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.510545) и уполномоченным органом исполнительной власти (Заключение государственной экологической экспертизы Департамента Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Уральскому федеральному округу, от 28 февраля 2014 г. №194).Achievement of the goal and the reliability of the present studies are proved by the positive results obtained, which were subsequently confirmed by expert opinions (the head of the environmental service of EcoRK LLC, Moscow, Rostekhnadzor license No. VM-00-015134 dated December 1, 2014, related to the handling of explosive materials for industrial use; JSC "Scientific Center of VostNII on the safety of mining operations", Kemerovo, Accreditation certificate No. ROSS RU. 0001.21Ts02 according to the requirements of the Technical on the regulations of the Customs Union TP ТС 028/2012 "On the safety of explosives and products based on them"; Federal State Budgetary Institution "Yekaterinburg Medical Scientific Center for Prevention and Health Protection of Industrial Enterprises of Rospotrebnadzor", Ekaterinburg, Accreditation Certificate No. ROSS RU.0001.510545) and authorized executive authority (Conclusion of the state environmental review of the Department of the Federal Service for Supervision of Natural Resources in the Urals Federal District, dated February 28, 2014 No. 194).

Claims (1)

Применение экобиопрепарата «Центрум-MMS» для биологической деструкции нитроцеллюлозы.The use of Centrum-MMS ecobiological product for biological destruction of nitrocellulose.
RU2017144968A 2017-12-20 2017-12-20 Biological decomposer of nitrocellulose RU2668811C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144968A RU2668811C1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 Biological decomposer of nitrocellulose

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144968A RU2668811C1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 Biological decomposer of nitrocellulose

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2668811C1 true RU2668811C1 (en) 2018-10-02

Family

ID=63798519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144968A RU2668811C1 (en) 2017-12-20 2017-12-20 Biological decomposer of nitrocellulose

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2668811C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5414198A (en) * 1994-08-12 1995-05-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Degradation of nitrocellulose by combined cultures of Sclerotium rolfsii ATCC 24459 and fusarium solani IFO 31093
RU2312891C1 (en) * 2006-03-10 2007-12-20 Андрей Евгеньевич Филонов Bioemulgator-producing association microorganism strains for degradation of petroleum and petroleum products in soil, fresh and sea water

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5414198A (en) * 1994-08-12 1995-05-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Degradation of nitrocellulose by combined cultures of Sclerotium rolfsii ATCC 24459 and fusarium solani IFO 31093
RU2312891C1 (en) * 2006-03-10 2007-12-20 Андрей Евгеньевич Филонов Bioemulgator-producing association microorganism strains for degradation of petroleum and petroleum products in soil, fresh and sea water

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АГЗАМОВ Р.З. и др. "Биологические методы утилизации отходов производства нитроцеллюлозы".//"Вестник Казанского технологического университета", 2012, т.15, N20, с.172-175. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Malovanyy et al. Perspective technologies of the treatment of the wastewaters with high content of organic pollutants and ammoniacal nitrogen
Mohsenzadeh et al. Biological removing of Cadmium from contaminated media by fungal biomass of Trichoderma species
Srivastava et al. Isolation and process parameter optimization of Aspergillus sp. for removal of chromium from tannery effluent
Adams et al. Bioremediation of spent oil contaminated soils using poultry litter
Pandey et al. Bioremediation technology: a new horizon for environmental clean-up
Fu et al. Algae and their bacterial consortia for soil bioremediation
Lakhani et al. A comprehensive study of bioremediation for pharmaceutical wastewater treatment
Williams et al. The use of poultry litter as co-substrate and source of inorganic nutrients and microorganisms for the ex situ biodegradation of petroleum compounds
Sanchez-Hernandez et al. Dual role of vermicomposting in relation to environmental pollution: detoxification and bioremediation
RU2668811C1 (en) Biological decomposer of nitrocellulose
Loretta et al. In vitro biodegradation of palm oil mill effluent (POME) by Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa and Aspergillus niger
RU2681120C2 (en) Method of remediation of oil-containing soil
Archegova et al. Optimization of the purification of soil and water objects from oil using biosorbents
WO2020022933A1 (en) Method of remediation of contaminated earth
Ruseva et al. Assessment of the ecological state of haplic chernozem contaminated by oil, fuel oil and gasoline after remediation
RU2465217C1 (en) Biopreparation for cleaning aquatic media from oil and oil products
Essam et al. Remediation of the effect of adding cyanides on an algal/bacterial treatment of a mixture of organic pollutants in a continuous photobioreactor
RU2650864C1 (en) Biological destructor of non-symmetric dimethylhydrazine
Vineetha et al. Bioremediation of oil contaminated soil
Yusuf et al. Evaluation of the effect of Physicochemical Parameters on the Biodegradation of spent engine oil using selected Oleophilic Bacteria
CN112872024A (en) Petroleum-contaminated soil nutrition stimulation combined immobilized microorganism in-situ remediation method
Cocârţă et al. Evaluation of bioremediation efficiency in crude-oil contaminated soils
Scarlat et al. Evaluation the ability of the fungus Aspergillus to remove oil from contaminated soils.
DE10359610B4 (en) Bacterial one-step process for TNT degradation
Repečkienė et al. Microbiological reduction of monoethanolamine waste toxicity

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191221

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210217