КОНСОРЦИУМ ШТАММОВ УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИХ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS AERUGINOSA НД К3-1 И PSEUDOMONAS FLUORESCENS НД К3-2 В КАЧЕСТВЕ ДЕСТРУКТОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ И СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

КОНСОРЦИУМ ШТАММОВ УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИХ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS AERUGINOSA НД К3-1 И PSEUDOMONAS FLUORESCENS НД К3-2 В КАЧЕСТВЕ ДЕСТРУКТОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ И СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД


RU (11) 2312719 (13) C1

(51) МПК
B09C 1/10 (2006.01)
C12N 1/26 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006104797/13 
(22) Дата подачи заявки: 2006.02.15 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.02.15 
(45) Опубликовано: 2007.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2232806 С2, 20.07.2004. RU 2043312 C1, 10.09.1995. RU 2107722 C1, 27.03.1998. RU 2093478 C1, 20.10.1997. DE 4311981, 17.02.1994. МУРЫГИНА В.П. и др. Очистка водной поверхности и грунтов от нефтяных загрязнений биопрепаратом «Родер», Экология и промышленность России, август, 1999, с.16-19. КОРОНЕЛЛИ Т.В. Принципы и методы интенсификации
биологического разрушения углеводородов в окружающей среде. Прикладная биохимия и микробиология, 1996, т.32, №6, 579-585.

(72) Автор(ы): Максимович Николай Георгиевич (RU); Хмурчик Вадим Тарасович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" (RU) 
Адрес для переписки: 614990, г.Пермь, ул. Ленина, 62, ООО "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ", отдел производственных проектов и программ, Г.И. Селезневой 

(54) КОНСОРЦИУМ ШТАММОВ УГЛЕВОДОРОДОКИСЛЯЮЩИХ БАКТЕРИЙ PSEUDOMONAS AERUGINOSA НД К3-1 И PSEUDOMONAS FLUORESCENS НД К3-2 В КАЧЕСТВЕ ДЕСТРУКТОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ И СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Изобретение относится к биотехнологии. Консорциум штаммов углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas aeruginosa НД К3-1 и Pseudomonas fluorescens НД К3-2 выделен из образцов почв и подземных вод карстовых полостей, отобранных на территории Пермской области, и депонирован в коллекции лаборатории геологической микробиологии Института экологии и генетики и микроорганизмов УрО РАН под номером НД-МК-17. Способ очистки нефтезагрязненных подземных вод включает закачку через скважину и/или карстовую воронку консорциума штаммов углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas aeruginosa. НД К3-1 и Pseudomonas fluorescens НД К 3-2 в количестве 0,5-1,5 литра на 1 м3 подземных вод. Из скважины устройством периодически отбирают пробы для оценки эффективности деструкции нефти и по результатам анализа осуществляют корректировку биологической очистки подземных вод. Изобретение позволяет повысить эффективность очистки за счет снижения затрат и повышения степени очистки. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способам очистки подземных вод, загрязненных нефтью, с помощью консорциума штаммов бактерий деструкторов нефти.

Известны способы очистки загрязненных подземных вод с помощью культур анаэробных (сульфатредуцирующих) микроорганизмов (пат. RU №2107042, МПК C02F 3/34, бюл. №8, 1998 г.; RU №1838598, МПК Е21В 43/28, 1984 г.; а.с. SU №1264634, МПК C02F 3/34, 1993 г). Недостатками данных способов являются, во-первых, большая трудоемкость и техническая сложность работ по выделению анаэробных микроорганизмов и наращиванию их биомассы. Во-вторых, использование анаэробных микроорганизмов оправдано для подземных вод, не содержащих растворенного кислорода, являющегося токсичным для данных микроорганизмов, и следовательно, они не могут быть использованы для обработки карстовых подземных вод, содержащих растворенный кислород.

Известен консорциум штаммов микроорганизмов BACILIUS BREVIS и ARTHROBACTER SPECITS, используемый для очистки воды и почв от нефти и нефтепродуктов (пат. RU №2232806, МПК C12N 1/20, C02F 3/34, бюл. №20, 2004 г.). В состав консорциума, депонированного, коллекции микроорганизмов Института биологии Уфимского научного центра РАН под № НБ ДТ-5, входят штаммы BACILIUS BREVIS ДТ-5-1 (51%) и ARTHROBACTER SPECITS ИБ ДТ-5-3 (49%). Консорциум выделен из почвы, загрязненной дизельным топливом. Прототип для заявляемого консорциума микроорганизмов. Недостатком способа следует признать его низкую эффективность в случаях высокой степени загрязненности нефтью.

Известен способ очистки грунтовых вод, загрязненных нефтепродуктами, с использованием бактериальных культур природных штаммов, выделенной из грунтовой воды (пат. RU №2043312 МПК C02F 3/34, E21B 43/22, бюл. №25, 1995 г.). Прототип для предлагаемого способа очистки нефтезагрязненных карстовых подземных вод. По способу проводят оценку степени загрязнения грунтовых вод, бурение скважин, откачку грунтовых вод, аэрацию и возврат их в водоносный горизонт. При этом предварительно выделяют бактериальную культуру природного штамма из грунтовой воды, определяют наиболее активные и нарабатывают их биомассу, после чего осуществляют откачку воды, удаляют из нее отстой и при остаточном содержании нефтепродуктов в воде 0,1-1,0 г/л вводят в воду биомассу в смеси с K, N, P-содержащими удобрениями и микроэлементами. Откачку воды, ее отстой и аэрацию производят в скважине, периодически повторяя процесс, с последующим введением туда же биомассы.

Недостатками способа являются большая трудоемкость работ и материальные затраты, связанные с предварительной откачкой воды, ее отстаиванием и аэрацией, добавочной аэрацией пласта для создания аэробных условий в объеме грунтов (вод), а также применимость способа только при низком остаточном содержании нефтепродуктов в воде (до 1 г/л).

Задачей создания изобретения является получение консорциума штаммов бактерий, обладающего высокой нефтедеструктирующей активностью, а также разработка на его основе высокоэффективного способа очистки нефтезагрязненных подземных вод.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в улучшении эффективности очистки за счет снижения затрат и повышения степени очистки.

Для достижения указанного технического результата предложен Консорциум штаммов углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas aeruginosa. НД К 3-1 и Pseudomonas fluorescens НД К 3-2 [депонированного в коллекции лаборатории геологической микробиологии Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН под № НД-МК-17], в качестве деструктора нефтепродуктов.

Для достижения указанного технического результата предлагается использовать выделенный консорциум штаммов бактерий, обладающий высокой нефтедеструктирующей активностью, который вносят в нефтезагрязненные подземные воды через скважины и/или карстовые воронки. Способ очистки нефтезагрязненных подземных вод включает закачку через скважину и/или карстовую воронку деструктора нефтепродуктов. В качестве деструктора нефтепродуктов используют консорциум штаммов углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas aeruginosa НД К 3-1 и Pseudomonas fluorescens НД К 3-2 в количестве 0,5-1,5 литра на 1 м3 подземных вод, затем из скважины устройством (например, пробоотборником) периодически отбирают пробы для оценки эффективности деструкции нефти и по результатам анализа осуществляют корректировку биологической очистки подземных вод.

Если взять консорциум штаммов в количестве менее 0,5 л/м3, то не достигается эффективная очистка подземных вод.

Если взять консорциум штаммов в количестве более 1,5 л/м3, то не оправданно возрастают затраты на очистку подземных вод.

Патентные исследования показали, что решений, имеющих признаки, сходные с отличительными признаками предлагаемого технического решения, не выявлены, что дает право судить о существенности отличий этих признаков, а совокупность всех признаков придает изобретению новый технический результат.

Вышеперечисленные признаки позволяют эффективно решать поставленную задачу.

Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задача и свидетельствует об успешном промышленном применении предлагаемого решения.

Полученный консорциум штаммов бактерий выделен из образцов почв и подземных вод карстовых полостей, отобранных на территории НГДУ (пос. Полазна Пермской обл.). Основная физиологическая особенность консорциума, имеющая практическое значение, - деструкция углеводородов нефти. Консорциуму присвоен номер МК-17, консорциум хранится в коллекции лаборатории геологической микробиологии Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН под коллекционным номером НД-МК-17. Для выделения консорциума применяли прямой высев из отобранных образцов почвы и воды с последующим получением накопительной культуры вначале на жидкой среде Раймонда с 0,5% сырой нефти, а затем на агаризованной среде того же состава.

Ступенчатую аналитическую селекцию вели по принципу отбора микроорганизмов с высокой деструктирующей активностью по отношению к углеводородам. Все культуры консорциума - мезофилы, с границами хорошего роста и высокой активности в пределах 15-35°С при оптимуме 26±2°С. Консорциум представляет собой естественное неделимое сообщество, состоящее из двух штаммов бактерий.

Высев моноколониальных изолятов на среды с различными источниками углерода, неспособность их к накоплению в качестве запасного источника углерода поли- -оксибутирата, образование флуоресцирующих диффундирующих пигментов, грамотрицательная окраска клеточной стенки, отсутствие потребности в органических факторах роста, положительный результат теста на наличие оксидазы, наличие каталазы, дыхательный тип метаболизма, способность к денитрификации и росту при различных температурах, неспособность к фиксации атмосферного азота, неспособность к росту в кислой среде (рН 4,5), подвижность клеток при фазовоконтрастном микроскопировании обосновали определение видового состава консорциума.

Характеристика штамма Pseudomonas aeruginosa НД К 3-1. Подвижные палочки 0,5-0,6×1,5-3,0 мкм. Растет при +41°С, не растет при +4°С. Гидролизует желатину, не гидролизует крахмал. В качестве источника углерода использует глюкозу, -кетоглюконат, L-валин, DL-аргинин. Не использует мезо-инозит, трегалозу. Обладает аргининдегидролазаой. Не обладает лецитиназной активностью. Способен к денитрификации нитрата. Сапрофит.

Характеристика штамма Pseudomonas fluorescens НД К 3-2. Подвижные палочки 0,5-1,0×1,5-5,0 мкм. Растет при +4°С, не растет при +41°С. Гидролизует желатину, не гидролизует крахмал. В качестве источника углерода использует глюкозу, трегалозу, -кетоглюконат, мезо-инозит, L-валин, L-аргинин, L-арабинозу, сахарозу, сорбит, пропионат. Не использует бутират. Обладает аргининдегидролазаой и лецитиназой. Способен к денитрификации нитрата. Сапрофит.

Доминирующим компонентом консорциума являются бактерии штамма Pseudomonas aeruginosa НД К 3-1; количество их составляет 60-70%. Состав консорциума может меняться в зависимости от изменения фракционного состава используемой нефти. На более тяжелых нефтях доминирующим компонентом консорциума становятся бактерии штамма Pseudomonas fluorescens НД К 3-2; их количество составляет 55-65%.

Пример 1.

Для получения препарата консорциум штаммов бактерий НД-МК-17 выращивают на жидкой среде Раймонда с 1 мас.% глюкозы при комнатной температуре в течение 48-72 часов в аэробных условиях до достижения плотности популяции 109-1010 кл/мл, вносят сырую нефть в количестве 0,5-1 мас.% и продолжают культивирование в тех же условиях еще 24 часа. Добавляют азотсодержащую композицию (например, минеральное удобрение "Нитроаммофоска") в количестве 5 мас.%. Полученный препарат готов для внесения в нефтезагрязненные карстовые подземные воды через скважины и/или карстовые воронки.

Способ в соответствии с настоящим изобретением дополнительно поясняется с помощью приведенного ниже примера, не имеющего ограниченного характера.

Пример 2.

Нефтедеструктирующую активность консорциума микроорганизмов определяли по убыли индивидуальных компонентов нефти, регистрируемой общепринятыми методами газо-жидкостной хроматографии и ИК-спектрометрии в хлороформенных экстрактах из опытных образцов воды, загрязненной 10 мас.% нефти и подвергнутой бактериальной обработке (2 об.% трехсуточной культуры консорциума с содержанием клеток 1,0·108 КОЕ/мл), по сравнению с контрольными образцами, не подвергнутыми бактериальной обработке. За 18 сут инкубации содержание н-алканов в нефти снизилось в 4,2 раза по сравнению с контролем за счет деструкции главным образом средних по массе углеводородов (n-С17-26 ). Далее в таблице приведены сравнительные данные по утилизации нефтепродуктов консорциумами микроорганизмов.

Полученный согласно примеру 1 препарат после иммобилизации на полимерном волокне вносили в нефтезагрязненные подземные воды через скважину (воронку) с помощью специального устройства для отбора проб в количестве 1 л на 1 м3 карстовых подземных вод.

Иммобилизованный препарат выдерживали в скважине в течение 2-х недель, после чего отбирали пробу нефти из скважины для анализа. Химические анализы пробы нефти показали следующие результаты. Повышение точки начала кипения с 71°С до 77°С, увеличение массовой доли парафинов с 1,82% до 2,24% и повышение плотности нефти с 0,8401 до 0,8518 г/см3 свидетельствуют о том, что в результате деятельности бактерий консорциума в нефти произошли изменения, а именно исчезли самые легкие фракции. Увеличение обводненности нефти произошло в результате выделения углеводородокисляющими бактериями консорциума поверхностно-активных веществ, способствующих образованию эмульсии «вода в нефти».

Как показали вышеприведенные примеры, полученный консорциум штаммов бактерий может быть использован как препарат для очистки подземных вод от нефтяных загрязнений. Препарат предложено вносить в нефтезагрязненные подземные воды через скважины и/или карстовые воронки в количестве 0,5-1,5 л на 1 м3 подземных вод.

Таблица

Утилизация нефти и нефтепродуктов консорциумами микроорганизмов 
Консорциум Условия Степень утилизации, мас.% 
НД-МК-17 10 мас.% нефти в природной воде 76,35±5,95 
ИБ-ДТ 5 (Пат. RU 2232806; по прототипу) 10 мас.% дизельного топлива в жидкой питательной среде 59,37 


Несмотря на то что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Консорциум штаммов углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas aeruginosa. НД К 3-1 и Pseudomonas fluorescens НД К 3-2 (депонированного в коллекции лаборатории геологической микробиологии Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН под № НД-МК-17), в качестве деструктора нефтепродуктов.

2. Способ очистки нефтезагрязненных подземных вод, включающий закачку через скважину и/или карстовую воронку деструктора нефтепродуктов, отличающийся тем, что в качестве деструктора нефтепродуктов используют консорциум штаммов углеводородокисляющих бактерий Pseudomonas aeruginosa НД К 3-1 и Pseudomonas fluorescens НД К 3-2 в количестве 0,5-1,5 литра на 1 м3 подземных вод, затем из скважины устройством периодически отбирают пробы для оценки эффективности деструкции нефти и по результатам анализа осуществляют корректировку биологической очистки подземных вод.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru