автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Очистка резервуаров от остатков нефтепродуктов в сельскохозяйственных предприятиях

О 0* 9'21

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ШШЙ В Л1.ГОК1ЧКИНА

ОЧИСТКА РЕЗЕРВУАРОВ ОТ ОСТАТКОВ НЕЗТЕПРОЛУКТОВ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Специальность 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ХАЫРОЕЗ Обид Конибаевич

УЖ 631.11.004.67:665.66

Москва - 1991

Работа выполнена на КафэДрв ремонта и надежности машин Московского ордена Трудового Красного Знамени института инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина и в лаборатории $ 66 БНИИсинтезбелок.

Научный руководйтаяь - Н.Ф.ТЕЛЬНОВ, доктор Технических

наук, профессор

Научный коНеульТйМ? - О.В.КИСЛУХИНА, доктор технических

наук, профессор

з

Официальные опйоненты: К.В.ЙКАКОВ, заслуженный деятель

науки и техники РС5СР, доктор технических наук, профессор ;

Л.А.ГОРСКАЯ, кандидат биологических наук, ст.научный сотрудник

Ведущзё НрёДЬряятив - Государственный всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский технологический институт райойта и-эксплуатации машино-тракторного парка (ГОСНЙТЙ). .

Защита состоится " 26 " июня . 1991 г. в .15-00 часов на заседании специализированного совета К 120.12.03 при Московское ордена Трудового Красного Знамени института инженеров сельскохозяйственного производства имени В.П.Горячкина.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направить по адресу: 127550, Москва, И-550, Тимирязевская улица,'58, ШИСП, Ученый Совет.

Автореферат разослан "_"_«26_ 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат экономических наук, *

доцент В.И.Осинов

/ ^ а .

■ ' \ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

.. <

■ Актуальность теш. В нефтепродуктах, хранимых в резервуарах, '-сб.вр^Ынем происходят слояные процессы физических и химических

превращений, которые способствуют выделению и накоплению нефтяных отложений с механическими примесями и водо-эмульсионннм образованием на внутренних стенках резервуаров. Эти отложения сникают первоначальные качества нефтепродуктов, что приводит к перерасходу топлива двигателями и в целом - к снижению надекности и долговеч- ■ ности деталей и узлов машин.

Чистота и высокое качество нефтепродуктов обеспечиваются только при своевременной очистке резеовуарсв от остатков хранимых продуктов и образовавшихся отложений.

Известные способы очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов с применением существукщих средств довольно трудоемки, энергоемки и недостаточно совершении. Кроме того, отработанные мсяцие растворы плохо регенерируются и медленно окисляются в биосфера, а вывоз их на свалку (или слив в водоемы) приносит огромный вред окружающей срзде. Поэтому поиск новых способов очистки является весьма актуальной задачей.■

Актуальность диссертационной работы подтверждается включением ее в план научных исследований по проблема ШИТ СОСР 0.51.11: "Разработать и внедрить в сельскохозяйственное производство прогрессивные технологические процессы и оборудование, обеспечивающие повышенно надежности, производительности труда, -ачаства технического обслуживания и ремонта тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин и восстановление их деталей".

Цель .работы. Разработка способа очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов на основе биотехнологии.

Объект исследования. Объектам;; исследований служили образцы, загрязненные остатками нефтепродуктов, а ташка резервуары для их хранения.

Общая мет.олика исследование включает: хроматографический анализ остатков нефтепродуктов исследуемых образцов; исследования по выбору активных штаммов микроорганизмов,.окисляющих остатки нефтепродуктов; определение температурного оптимума активных штаммов в лабораторных условиях; исследование способности микроорганизмов диспергировать нефтепродукта; исследование способности подобранных культур усватать загрязнения нефтяного происхождения; определение режима биологической очистки резервуаров; проведение пробных испытаний и определение технико-экономической эффективности ог внедрения результатов исследований в производство.

Лйй1ЭЕ£ПЩ.йЕЬ_Е9.Э1ДЫаИй6 исследований определяется применением современного оборудования и приборов, использованием совре-манных методов исследования, обработкой полученных данных методам математической статистики л пробными испытания:.«!.

* Научная новизна. Охарактеризован углеводородный состав загрязнений нефтяного проввхошщмя'.

Провэдон отбор микроорганизмов,. утилизирующих углеводороды нефтяных загрязнении. Дана качественная и количественная .характеристика очЪбрадных микроорганизмов по способности утилизировать различите фракции углеводородов нефти.

Впервые разработан турбидиметрпческий метод оценки способности микроорганизмов диспергировать нефтепродукты.

Экспериментально обоснован биотехнологичесюШ способ очистки резервуароз от остатков нефтепродуктов.

Разработан козий способ очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов с применением штаммов нефтеокяс-ляпцит микроорганизмов, удовлетворяющий требованиям экологии и обеспечивающий снижение затрат на очистку.

- Реализация результатов исследований. Разработанная технология очисткч резервуаров ог остатков нефтепродуктов принята к внедрения Звенигородским. РХГ{' Московской области, что'подтверждается актом внедрения-.

замцтт виносятод: биотехнологический способ очистки резервуаров от нефтяных загрязнений; метод оценки способности микроорганизмов диспергировать дизельное топливо.

ДДЕЗйШШС-ШЙйЗЩ. Основные положения диссертационной работы обсукдзны и одобрены на:

- научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов МИИСП имени В.П.Горячкина в 1383-1990 гг.;

- заседаниях отраслевой научно-исследовательской лаборатории по интенсификации технологических процессов очистки деталей тайн (ОНИЛ-2) при ШИ0Г1 имени В.П.Горячкина в 1987-1990 гг.;

- заседании научно-технического совета Госагропрома Нечерноземной зоны РСФСР, 1988 г.;

- заседании кафедры ремонта и надежности машин МИИСП и^они В.П.Горячкина, 1991 г.

ПЙЗДВДШШ- По материалам диссертации опубликовано четыре <печатных работы.

Диссертация состоит из введения.

пяти глав, общих еыводов, списка использованных ллтзрагусних источников з прзлозвяля. йалогвка на III -стркггзах tiscuKossenoro текста, содер-ят Г;4 рпсупгоз, Г4 ¿'r5™crpaJr:o 92 "наиме-

нований и 2 прллохеипй.

СОДЕРШКЕ РАБОТУ

IIa основании изучения состояния вопроса по проблеме очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов и первых опытов применения биотехнологии при разложении загрязнений нефтяного происхождения з работа поставлена слздувдаз задачи:

- обосновать возможность биологической очистки обьах?ов от загрязнений нефтяного происхождения; t

- ввбрать из члсла «узейянх гггьттр з.ктаз?иа qxs?.?ju ксгукз-окислящпх микроорганизмов, способных окислять остатки нефтзпро-дуктов, хранящихся на нефтекомплексах колхозов и совхозов;

- разработать метод оценки способности микроорганизмов диспергировать нефтепродукт»;

- опрзделить способность микроорганизмов усваивать остатки нефтепродуктов на экспериментальной установке;

- разработать технологию биологической очистка рзаарауаров от остатков нефтепродуктов;

- внедрить разработанную технологию в производство п произвести технико-экономическую оценку ее.

2. Теоретические предпосылки к биологической очнстзд.

Процесс биологической очистки резервуаров ст остатков нефтепродуктов происходит за счет роста культуры микроорганизмов на субстратах, входящих в состав загрязнений нефтяного происхождения;

Поглощение углеводородов клеткой из среды происходит путем диффузии. Известно три механизма переноса веществ в клетку: простая диффузия, облегченная диффузия и активный перенос.

Простая диффузия - это поглощение молекул вещества клеткой без помощи каких-либо переносчиков. При облегченной диффузии растворенные вещества поступают в клетку с участием специальных бел- • ков-переносчиков, носящих название перлиаз.

Активный перзнос протекает с участием специфических белков, сопряжен с энергетическим обменом клетки и позволяет накапливать в клетке питательные вещества в концентрации во много раз большей, чем их концентрация во внешней среде. Активный переноо - основной

механизм поступления питательных еощзств в клетки микроорганизмов. Поступление питательных веществ происходит через всю поверхность клеточной стенки.

.Усвоение углеводородов микроорганизма;® идет по бкислитально-му механизму. Биологическое окисление может быть неполным и полним (то есть до конечных продуктов окисления, которыми для углеводородов являются углекислый газ и вода). При полном окислении субстрата он потребляется только на нукды энергетического метаболизма. Продукты неполного окисления метут использоваться в конструктивном метаболизме клетки. Как правило, в конструктивном метаболизма используется от <10 до 70 % субстрата. Эта степень определяет экономический коэффициент процесса в случае получения биомассы микроорганизмов путем культивирования на определенном субстрате.

Важнейшим показателем процесса культивирования является экономический коэффициент, характеризующий прирост биомассы за счет »потребления едицлпн субстрата:

где У"- экономический коэффициент г* 5 - субстрат; X - биомарса.

Экономический коэффициент периодического процесса культивирования' определяется в стационарной фазе, то есть при достижении максимальной величины биомассы, по формуле:

■X,

У=

(2)

где X и 5 соответствуют стационарно:! фазо, а и

начальному моменту культивирования.

Степень очистки объектов от нефтяных загрязнений характеризуется уровнем потребления субстратов ( - 5 ).

Целью исследований были поиск микроорганизмов, обеспечивающих высокий уровень потребления субстратов из состава нефтяных загрязнений и накопления биомассы, и разработка технологии очистки резервуаров от нефтяных загрязнений с использованием выбранных штаммов микроорганизмов.

3. Мч хРДи кз экс до ращп талЕних ис с л одован пй

Объектами исследований служили образцы, загрязненные остатками нефтепродуктов, а также резервуары для их хранения. 1

Пробы остатков нефтепродуктов брали из резервуаров на нафте-комплбкеах хозяйств Одинцовского района Московской области, согласно ГОСТ 2518-80 "Нефть и нефтепродукты. Отбор проб".

Углаводородный состав в отобранных пробах определялся в лаборатории Всесоюзного научно-исследовательского института биосинтеза белковых веществ (ВНИИсинтезбелок).

В качестве препаратов микробной биомассы использовались:

- штаммы нефтеокисляющих микроорганизмов из коллекции ВНИИсинтезбелок;

- технический прелаюат высушенных кнзнеспособных клеток Pse u-cLomon-ats pu^ticLa., выпускаемый НПО "Фермент" (г.Вильнюс) под названием "Путидойл".

В ходе эксперимента проводили определение содержания углеводородов в нефтепродуктах. Образцы нефтепродуктов анализировали на содержание п-алканов л ароматических углеводородов.

Содержание н-алканов определялось методом газожидкостнол хро-матогоафии в экстрактах нефтепродуктов, полученных с помощью смеси гексан : этанол =15 : 4.

Содержание ароматических углеводородов определялось по ГОСТ 28178-89. Метод основан на регистрации поглощения очищенных гекса-нопых экстрактов углеводородов в ультрафиолетовой области при длинах волн 210, 225 и 250 ни.

Содержание остаточных углеводородов в культуралыюй жидкости определяли по методике, разработанной во ВНИИсинтезбелок.

Биомассу исследованных микроорганизмов получали в лабораторных условиях путем глубинного культивирования их в колбах на минеральной среда № 9 (пропись ВНИИсинтезбелок), содержащей (в г/л): NH4H2P04 - 10,0; К2НР04 - 10,0; MgS04'TH20 - 0,7; микроэлементы (в иг/л): FeS04-7H20 - 12,5; MnS04-5H20 - I2,5;Zn.S04-7H20 - 12,5; NaCE - 6,3.

В среде для выращивания дрожжей устанавливалось pH 5,0...5,5 , для.бактерий - 6,8...7,0. Количество посевного материала - 0,1 ед. оптической плотности по отношению к объему питательной среды. Ре-siiM культивирования: температура - оптимальная для роста каждого итамма микроорганизма, продолжительность - 48 часов.

Эксперименты осуществлялись на круговой качалка с частотой вращения 220 мин-1.

В ютестве источника углерода использовались образцы загрязнений нефтяного происхождения.

Концентрацию биомассы в культуралыюй жидкости определяли гравиметрическим методом.

Температурный оптимум исследованных культур определяли сопоставлением величин биомассы, полученных при выращивании в различ-

ных температурных pasta мах на дизельном топливе. Концентрация его к объему среды составляла 10 %.

Для определения диспергирующей способности клетки дротаей суспендировали в физиологическом растворе поваренной со'ли, клетки бактерий - в растворе, содержащем по 0,01 % сульфата магния и хлорида кальция. Затем устанавливали в суспензиях стандартную оптическую плотность 0,6 ед. путем разведения теми яе солевыми растворами.

Оптическую плотность измеряли на фотоэлектрическом калориметре типа КФК-2-УХЛЧ.2. при длине полны 540 нм в кювете 5 мм.

Ход анализа: в сухую пробирку или колбу вносили дизельное топливо и стандартную суспензию микроорганизма в соотношении 1:50 (0,02 мл дизельного топлива на I мл суспензии микроорганизма).

В первой контрольной пробе соединяли дизельное топливо и солевой раствор без микроорганизмов в том же соотношении.

Вторая контрольная проба содержала суспензию микроорганизма. Опытные и контрольные проб;.! ставили в термостатчруемую качалку типа " •Ceztom.oc.t RHK " (ФРГ). После инкубации определяли оптическую плотность. При необходимости пробы разбавляли солевыми растворами в соответствующей пропорции. Результаты оценивали как изменение оптической плотности в опытной пробе за вычетом контрольных величин

° ДД = 2 • (Доп-Р-Дк1 ~Дк2) , (3)

где Доп - оптическая плотность опытной пробы по окончании инкубации; Д^ и ^ 2 - то же в контрольных пробах; Р - фактор разведения; 2 - фактор пересчета на стандартную кювету 10 мм.

Для лабораторных исследований нового способа очистки разработана экспериментальная установка (рис. I).

Основной частью установки является -резервуар, который представляет собой горизонтальный цилиндр I емкостью 10 литров, изготовленный из органического стекла. В резервуаре вмонтированы сле-дувдяе узлы: барботер (система подачи воздуха); теплообменник, который сообщен силиконовыми шлангами'с термостатом типа И-Ю (ГДР); электроды для измерения рН-среди; термометр сопротивления; вентиль для отбора проб.

При исследованиях рабочий объем резервуара установки составлял пять литров. Опыты проводили с добавлением поверхностно-активного вещества (ПАВ) технического сульфоуреида в концентрации ь 0,05 % к объему среды и без него.

В качества источника азота использовали аммоний сернокислый

Р.чс.1. Схема экспериментальной установки:

I-резервуар; 2-термостат; 3-ротаметр; 4 - насос-дозатор; 5-сосуд для титрующих жидкостей; 6-термометр сопротивления; 7-электроды для измерения рН-среды; 8-барботер; Ю - рагистор температура; II- рН-метр; 12- регистор рН-срады.

(0,08 % к объему среды) и подаваемый на подтлтровку 6/2-най водный раствор аммиака. Источниками фосфора и других биогенных элементов являлся набор концентрированных солзй калия, магния, микроэлементов, а также фосфорной кислоты по прописи й 8 ЗНИНсинтезбелок. Раствор вносили в количестве 20 мл на I л культуралыюй среда.

С целью определения пригодности биопрепаратов (микроорганизмов) для удаления осадков загрязнений с поверхности объектов использовали образцы из стали в форме усеченного цилиндра. Наружный диаметр образца соответствует внутреннему диаметру резервуара установки.

Для формирования антикоррозийного покрытия на образцах был нанесен лакокрасочный материал ХС-5132, используемый для окрасют внутренних поверхностей резервуаров. Затем на подготовленные образцы (на внутренней части) наносили слой осадка нефтепродуктов и ставили их в резервуар установки.

Результатами хроматографического анализа установлено, что остатки нефтепродуктов, хранящихся в резервуарах, состоит из углеводородов с длиной цепи от Сд до С27. Последние содеркат в ерзднзм 68,7 % н-алканов, 29,2 % изоалканов и сравнительно небольшое количество ароматических углеводородов (табл. I).

Таблица I

Углеводородный состав остатков нефтепродуктов в резервуарах

Углеводороды Общее количество, % Распоеделение по тоуппам. %

с8...с13 с14...с1-8 С19---С27

I. н-алканы 68,7 11,9 38,3 18,5

2. Изоалканы 29,2 10,9 16,4 1,9

3. Ароматические угле- 2,1

водорода ' —

Исследования по выбору активных штаммов, окисляющих остатки нефтепродуктов, хранящихся в резервуарах, проведены в институте ВНШсинтезбелок.

Всего было проверено на активность 'роста и степень утилизации углеводородсодержащих соединений более ста штаммов микроорганизмов из фонда ВНИИсинтозбэлок и академических институтов союзных республик. Из них отобраны для дальнейшей работы около 30 активных штаммоз дрожжей и бактерий. Из дрожжевых культур рода Кандида наиболее активными являются штаммы М-19, М-20, М-21, М-23, М-25, М-26, 1,1-425, ВСБ-569, ВСБ-637, ВСБ-^.ТЭ, а из бактериальных штаммов -ВСБ-570, ВОБ-568, ВСБ-160 (табл..2).

Таблица 2

о Активность некоторых монокультур и' смешанных культур микроорганизмов

№ пп Номера культур Активность (концентрация биомассы), г АСВ/л

I. ЙШаЩ:

М-21 11,70

М-25 11,55

М-425 11,25

ВСБ-569 11,25

ВСБ-779 10,65

2. Еашшаа:

ВСБ-570 • 9,15

ВСБ-568 8,00

БСБ-160 ■ 7 2 *

3. С мо си куль']

М-26 т ВСБ-567 9,7

М-25 ВСБ-570 9,20

ЕСБ-637 ВСБ-567 8,95

М-16 + ВСБ-567 8,70

Результаты исследований по составлению ассоциаций (сообщества) активных культур показали, что среди смешанных культур наилучшей ассоциацией являются смеси культур: М-25 + ВСБ-570, М-26 + + ВСБ-567, Ы-16 + ВСБ-567, ВСБ-637 + ВСБ-567 (табл. 2).

Анализ результатов исследований по определению степени утилизации нефтяных загрязнений показал, что штаммы ВСБ-160 (степень утилизации - 82,7 %) и ВСБ-567 (92,8 %) являются наиболее активными при очистке объектов от масляных загрязнений, а при очистке объектов от дизельного топлива со смолистыми веществами штаммы и-21 (93,6 %), М-425 (95,1 %), СКФ-3 (95,9 %), ВСБ-570 (91,4 %).

Следует отметить, что несмотря на разные степени утилизации углеводородов при воздействии выбранных активных штаммов удалось получить культуральную жидкость практически без нефтяной эмульсии.' во всех случаях.

Утилизация нефтяных загрязнений различными культурами микроорганизмов подтверждена методом газо-зшдкостяой хроматографии.

Результаты показали, что концентрация н-алканов (парафинов) уменьшается по всему гомологическому ряду, особенно в диапазоне с13...с24.

При исследовании влияния температуры на рост выбранных культур установили, что имеются микроорганизмы, способные расти на средах с нефтепродуктами в широком диапазоне температур (2Р...42°С), откуда следует, что биологическую очистку резервуаров о. остатков нефтепродуктов можно произвести в рвгиЬнах с различными климатически .»ли условиями.

При очистке объектов техники от нефтяных загрязнений важно правильно оценить способность микроорганизмов переводить нефтепродукты в диспергированное состояние, так как это является достаточным условием для удаления загрязнений в виде коллоидного раствора.

Существующие методы оценки поражаемости нефтепродуктов микроорганизмами основаны на определении скорости роста микроорганизмов на средах с нефтепродуктами.

Процедура определения скорости роста, включающая культивирование микроорганизмов на среде с нефтепродуктами к отделение биомассы от остаточных нефтепродуктов, трудоемка и продолжительна.

Нами разработан ускоренный метод оценки диспергирующей способности микроорганизмов, основанный на определении оптической плотности эмульсий нефтепродуктов, образующихся под действием микроорганизмов.

Диспергирование нефтепродуктов в нестационарной среде под действием ПАВ микроорганизмов приводит к образованию эмульсий,

имеющих более высокую оптическую плотность, чей исходная суспензия микроорганизмов. Величина арироста оптической плотности ( ДД - формула 3) может служить критерием оценки диспергирующей способности микроорганизмов в отношении нефтепродуктов.

При оценке диспергирующей способности микроорганизмов стандартные условия долети включать физические параметры (продолжительность процесса, температуру, скорость вращения жидкости) и коллоидные характеристики (плотность суспензия микроорганизмов, объемное соотношение нефтепродукта и суспензии микроорганизмов, концентрацию синтетических ПАВ).

При определении диспергирующей способности могут использоваться суспензии микроорганизмов с различной исходной оптической плотностью ,(Д0). Интервал допускаемой величины Д0 = (0,2..Л,2). В этом интервале величина определяемой способности не зависит от Д0, так как монотонно возрастает как ее-функция. В качестве стандартной была выбрана оптическая плотность суспензии, равная 0,6 при измерении в кювете 5 мм при длине волны 540 нм. .

Соотношение объемов нефтепродукта и суспензии микроорганизмов было выбрано равным 1:50, поскольку при более низких соотношениях недиспергированный избыток нефтепродукта затрудняет определение оптической плотности.

Важнейшим ограничительным параметром является продолжительность диспергирования.

Увеличение оптической плотности среды происходит до тех пор, пока микроорганизмы не усвоят диспергированный субстрат, то есть в лаг-фазе. С началом окисления субстрата оптическая плотность среды снижается (рис.2). В течение первых 1,5 час происходит линейное увеличение оптической плотности. Этот период был выбран в качестве стандартной продолжительности опытов.

" ¿Л

АО

1,0

1

/ и

N

Рис. 2. Влияние времени

инкубации на оптическую плотность эмульсии дизельного топлива, при воздействии микроорганизмов:

1 - штамм бактерий

ВСБ-570;

2 - штамм дрожжей ВСБ-638.

1,5 3,0 4,5 V, Час.

Оптимальная температура процесса диспергирования дизельного топлива составляет 30...34°С. В качестве стандартной выбрана температура 30°С.

Степень диспергирования дизельного топлива возрастает с увеличение!« частоты вращения среды до 250 мин-1, стандартная (рис. 3).

которая принята как

¿д

s

/ г~

/ ^

\

5 *

—

1

Рис.

3. Влияние частоты вращения среди на оптическую плотность эмульсии дизельного топлива (с добаЕкой сульфо-уреида 0,2 %), при воздело твии микроорганизмов:

1 - штамм бактерия

ВСБ-570;

2 - штамм дроккей ВСБ-638.

so fco ко ' ду '

Применение синтетических ПАВ, как добавок при эмульгировании дизельного топлиБа, позволяет повысить прочность результатов эксперимента. При сравнении двух ПАВ - сульфоуреида и пропинола -первый дал более стабильные и высокие результаты и далее использовался при определении диспергирующей способности микроорганизмов. Концентрация сульфоуреида 0,2 % к объему суспензии микроорганизмов.

При диспергировании дизельного топлива с помощью микроорга- ■ низмов, в присутствии сульфоуреида, эмульсии имеют высокую оптическую плотность, измерение которой еозмо-но лишь при больших разведениях. Разбавление коллоидного раствора приводит к увеличению степени дисперсности гидрофобной сизы. Ifen показали опыты, разбавление густых эмульсий дизельного топлива до оптической плотности в пределах 0,3...0,6 позволяет измерить величину прироста оптической плотности (с учетом кратности разведения) с отклонением от средней величины не болев 3,3 %. При разбавлении до оптической плотности выше 0,6 получаются заниженные'результаты, до оптической плотности ниже 0,3 - завышенные.

Для оценки диспергирующей способности в работе введена единица активности, соответствующая активности такой культуры микроорганизмов, которая в "Стандартных условиях (оптическая плотность суспензии микроорганизмов 0,6 при измерении в кювете 5 мм, соотно-

Ш8ниэ объемов дизельного топлива и суспензии микроорганизмов 1:50, температура 30°С, продолжительность процесса 1,5 ч, частота вращения жидкости 250 мин--'-') вызывает увеличение оптической плотности эмульсии дизельного топлива на одну единицу при длине волны 540 нм в пересчете на стандартную кювету 10 мм.

Била проведана сравнительная оценка диспергирующей способности 15 культур микроорганизмов. Наиболее активные из них (табл. 3) имеют более высокую диспергирующую способность, чем промышленный препарат "Пугидойл", и могут быть использованы при очистке технических объектов от нефтяных загрязнений.

Таблица 3

Диспергирующая способность микроорганизмов (определена в стандартных условиях в присутствии сульфоурекда)

Микроорганизмы Диспергирующая способность в условных единицах

Дшж?»

ВСБ-638 20,0

ВСБ-569 17,5

ВСБ-935 16,0

Б&к.МРМ

БОБ-568 28,1

ВСБ-Д-5 9,5

ВСВ-567 22,7

ВСБ-570 31,1

Препарат "Путидойл" 19,5

Из табл.3 следует, что культуры с максимальной диспергирующей способностью входят в число наиболее продуктивных по биомассе (см. табл.2). Это позволяет рекомендовать их для использования при очистке резервуаров в тех случаях, когда предполагается утилизация биомассы как вторичного продукта.

Нефтеокислягацая способность некоторых активных культур проверена на экспериментальной установке (см. рис. I).

Установка позволила сократить время очистки (по сравнению с результата™, полученными в колбах) с 48 часов до 24...27 часов. Это объясняется тем, что интенсивность аэрации культуральной жидкости на экспериментальной установке значительно выше, чем в экспериментальных колбах.

В результате исследования установлено, что оптимальное количество воздуха, подаваемого в резервуар установки, равно 3 л/л-мин

(3-х литров на литр загрязнений в минуту). Ниже указанной величины происходит снижение активности культур. Подача большего количества воздуха нецелесообразна из-за того, что он не успевает-растворяться в культуральной жидкости, уходит в атмосферу.

Результаты исследований по определению степени утилизации углеводородов после культивирования выбранных культур на экспериментальной установке приведены в табл.4.

Таблица 4

Степень утилизации углеводородов микроорганизмами на экспериментальной установка

да И штаммов У_т;1жаиоовано*

пп н-алканы ароматические углаводоооды

I. ВСБ-638 85,5 86,4

ВСБ-638 -ь 0,05 % ПАВ 91,7 91,9

2. ВСБ-935 95,6 93,7

ВСБ-935 + 0,05 % ПАВ 97,7 92,1-

3. ВСБ-160 91,4 90,05

ВСБ-160 + 0,05 % ПАВ 91,4 84,7

Из табл.4 следует, что с добавлением ПАВ в культуральную среду степень утилизации угловодородов увеличивается незначительно. Это объясняется тем, что при интенсивной аэрации культуральной жидкости вклад ПАВ в диспергирование невелик. Таким образом, в производственных условиях процесс очистки может осуществляться без добавки ПАВ.

Необходимо отметить, что во всех опытах удалось слить культуральную жидкость без нефтяной эмульсии. На поверхности металлических образцов не было следов нефтепродуктов, если не считать незначительную часть биомассы, которая легко удаляется струей.воды.

5. Внедрение результатов исслодрсакпГ; и их эконрмичдс.кад реактивность

По результатам проведенных исследований разработала технология биологической очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов, которая включает: получение необходимого количества биомассы (за-савного материала), осуществление биологической очистки резервуара п отделение биомассы от культуральной жидкости.

Новая технология принята к внедрению на Звенигородском РШ Московской области.

Ожидаемый экономический эффект за расчетный период (1992...

...1596 гг.) превысит 2,2 тыс. рублей при годовой программе очистки - 220 условных резервуаров (емкостью 10 м3).

ОБЩИЕ ВЫВОДи

1. Применяемая ныне технология очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов очень трудоемка, недостаточно совершенна и

не удовлетворяет экологическим требованиям.

2. Изучение накопленного опыта в области биологической очистки сточных вод и почв от нефтяных загрязнений послужило основанием для разработки биологического.способа очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов.

3. Изучение закономерностей роста микроорганизмов в процессе биологической очистки позволило определить факторы, влияющие на процесс очистки и разработать программу и методику экспериментальных исследований.

4. Исследован углеводородный состав остатков нефтепродуктов, хранящихся в резервуарах в условиях сельскохозяйственного производства. Установлено, что углеводороды загрязнений нефтяного происхождения содержат 68,7 % н-алканов с длиной цепи от Сд до С27, 29,2 % изоалканов и сравнительно небольшие количества ароматических углеводородов.

5. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработан новый метод определения способности микроорганизмов диспергировать нефтепродукты, основанный на измерении оптической плотности диспергируемых нефтепродуктов в присутствии микроорганизмов и без них.

6. При периодическом культивировании микроорганизмов проверены на активность роста и степень утилизации углеводородсодержадих соединений более ста штаммов микроорганизмов из фонда института ВШ1Исинтезбелок и академических институтов страны. Из них подобраны и признаны наиболее активными около 30-ти штаммов дрожжей и бактерий (лучшие из них приведены в табл. 2).

7. По принятой в биотехнологии классификации отобранные в процессе экспериментальных исследований микроорганизмы разделены на две группы:

1) мезофильные с оптимальной температурой их активной жизнедеятельности 26,..36°С;

2) тврмотолерантные с оптимальной температурой их активной

г/лзнедеятольности 36...42°С культуры.

Наличие микроорганизмов, способных расти в различных диапазонах температур, позволязт проводить биологическую очистку в регионах о различными климатическими условиями.

3. Установлено, что мезофильнче дрожжевые итаг.г.ы рода Кандида обеспечивают степень утилизации н-алкзлоз и изоплкапов на 50.. .35 .?. мезсфггльнне и термотолэрантте штаммы бактерий ~ на 63...96 Ароматические углеводорода утплт-зп руг/гся дантпгпт шкро-сргсшяз'лоии на 43...90 $.

9. Смонтирована экспериментальная гязтируксдая резервуар для хранения нефтепродуктов в усяоззяг сельского хозяйства, где проведены исследования по окислег-гдо остатков нефтепродуктов подобрашшии акгпшачя культурами пггза::он микроорганизмов и опрэделонн слзяустше рзтзищ биологической спстггс: количество зассвного материала должно обеспечивать его оптическую плотность в среде по паже 0,5 ед. при измерз шта на фотоэлектрическом калориметра КОК-2.УХЛ.Ч.2. в кювет? с рабочей длиной 5 мм; рН-срзды 5,0...5,5 для дро"с;-:зл; 6,8...7,0 - для бактерий; температура 23...40°С в зависимости от елда микроорганизма. Расход воздуха

3 л/л-мпн (3-х литров на литр загрязнен;!:? в минуту).

10. Наработана опытная партия биомассы микроорганизмов в экспериментально-технологическом цехе института БНШсинтезбелок. Проведены пробные испытания ка операциях очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов в условиях Звенигородского ЕГО,- где предлагаемый способ очистки резервуаров принят к внедрению.

Экономический эффект за расчетный ггердод (1992.. .199-3, гг.) составит к,2 тыс.руукаЗ, прл годовой прогр0-"'? - 220 условных рез-з рвуаров объемом 10 м3.

По теме дасевртааип опубликованы следующие работы:

1. Биологическая очистка фильтрующих элементов смазочной системы коробки передач энергонасыщенных тракторов // Способы повышения долговечности трактороз и сольхозмашин: Сб. научн. трудов ?ШС;П. -М., 1983. - С. 48. ..50 (соавтор Старостина А.И.).

2. Биологическая очистка резервуаров для хранения нефтепродуктов' // Тез. докл. Мордовской областной научно-технической конферен-

ции: Методы и средства повышения надежности машиностроительных изделий. - Саранск, 1989. - С. 96...97.

3. К вопросу об автоматизации процессов очистки оборудования неф-техозяйств колхозов и совхозов на основе биотехнологии // Тез. докл. на Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация производственных процессов в сельском хозяйстве", г.Минск, 18-20 апреля 1989 г. - С. 23...24.

4. Замкнутая система биологической очистки резервуаров от остатков нефтепродуктов. - М.: Кнформагротех, - 1991. - Вып. 2. -С. 5...7 (соавторы Тельнов Н.Ф., Аширбеков И.А.).