Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Изобретение относится к области биотехнологии и экологии и касается разработкипромышленного способа культивирования биомасс штаммов нефтеокисляющих бактерий приутилизации отходов производства - нефтешламов. Оно может быть использовано впромышленности для утилизации непригодного нефтяного сырья в виде нефтешламов изначительного снижения себестоимости биомасс нефтеокисляющих бактерий, культивируемыхдо сих пор на основе сырой нефти, а также для эффективной очистки загрязненных территорийот углеводородов нефти.

Текст

Смотреть все

(51) 12 1/26 (2006.01) 02 3/34 (2006.01) 12 1/01 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ консорциума штаммов нефтеокисляющих бактерий с питательной средой, содержащей калий, азот и фосфор в виде минеральных солей и воду в соотношении суспензия питательная среда 11 с последующим добавлением источника углерода,культивирование полученной смеси при температуре 29 С и аэрации воздухом с образованием кипящего слоя диспергируемой жидкости с помощью диспергирующего устройства,причем используют питательную среду следующего состава, кг/м 3 аммофос 4,0-4,8 хлорид калия 1,9-2,7 вода до 1,0,в качестве источника углерода используют нефтешлам в количестве (1,3-1,7) 420/0,86 кг/м 3,где 420 - удельный вес нефтешлама (г/см 3),культивирование полученной смеси проводят при аэрации воздухом с расходом 17,0 м 3/сут х м 2 с помощью диспергирующего устройства с пластинами, выполненными из мелкопористой нержавеющей стали со средним диаметром пор 0,1 мм и средней пористостью 2500 отверстий на 1 см 2 ее поверхности до достижения титра суспензии 10121014 кл/см 3. Предложенный способ позволяет полностью утилизировать отходы производства - нефтешламы и получить экономэффект на уровне 98-128 млн. тенге (644-842 тыс. дол. США) при полной замене в процессе промышленного культивирования нефти в количестве 975-1275 т на нефтешламы с удельным весом 1,8 г/см 3 в количестве 2040-2668 т/год. Получаемые биомассы бактерий пригодны для очистки и рекультивации загрязненных объектов от углеводородов нефти.(72) Розвага Роман Иванович Клец Александр Николаевич Толмачева Елена Владиленовна Абрамова Ольга Владимировна Кадырова Зарема Османовна Бисенгалиев Арман Ибраемович Дементьева Татьяна Александровна(73) Дочернее государственное предприятие Государственное научно-производственное объединение промышленной экологии Казмеханобр Республиканского государственного предприятия (на праве хозяйственного ведения) Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства энергетики и минеральных ресурсов Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПРОМЫШЛЕННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ БИОМАССЫ ШТАММОВ НЕФТЕОКИСЛЯЮЩИХ БАКТЕРИЙ ПРИ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ НЕФТЕШЛАМОВ(57) Изобретение относится к области биотехнологии и экологии и касается разработки промышленного способа культивирования биомасс штаммов нефтеокисляющих бактерий при утилизации отходов производства - нефтешламов. Оно может быть использовано в промышленности для утилизации непригодного нефтяного сырья в виде нефтешламов и значительного снижения себестоимости биомасс нефтеокисляющих бактерий, культивируемых до сих пор на основе сырой нефти, а также для эффективной очистки загрязненных территорий от углеводородов нефти. Способ промышленного культивирования биомассы штаммов нефтеокисляющих бактерий включает смешивание суспензии штамма или 15316 Изобретение относится к области биотехнологии и экологии и касается разработки промышленного способа культивирования биомасс штаммов нефтеокисляющих бактерий при утилизации отходов производства - нефтешламов. Оно может быть использовано в промышленности для утилизации непригодного нефтяного сырья в виде нефтешламов и значительного снижения себестоимости биомасс нефтеокисляющих бактерий,культивируемых до сих пор на основе сырой нефти,а также для эффективной очистки загрязненных территорий от углеводородов нефти. Известен способ культивирования биомасс нефтеокисляющих бактерий (НОБ), используемых для биохимической очистки загрязненных объектов от углеводородов нефти, основанный на аэрации воздухом классической минерализованной питательной среды (МПС) Ворошиловой-Диановой(состав, г/дм 3 43 1,0 К 2 НРО 4 1,0 КН 2 РО 4 1,0 47 Н 2 О 0,2 СаС 26 Н 2 О 0,02 362 0,01 вода до 1000 см 3) и сырой нефти либо нефтепродукта (жидкое вещество 1,2 см 3, твердое вещество 0,5-1,0 г) с прибавлением чистых косяков культур НОБ при температуре 1130 С (Родина А.Г. Методы водной микробиологии. Практическое руководство. М. Л. Наука. 1965, с. 194). Способ приемлем лишь для поисковых прикладных исследований и вовсе непригоден для промышленного производства биомасс НОБ из-за длительности процесса (4-5 сут) и высокой стоимости дефицитных реагентов и сырья (в Республике Казахстан себестоимость КН 2 РО 4 и К 2 НРО 4 составляет 136800 тенге/т либо 900 дол/т и 114000 тенге/т либо 750 дол/т, сырой нефти 23560 тенге/т либо 155,0 дол/т). Поиск путей по интенсификации процессов культивирования биомасс НОБ и снижения их себестоимости,особенно источников углеродного питания НОБ,всегда являлся предметом научно-технических изысканий. Известен способ культивирования биомасс НОБ, связанный с заменой источника углеродного питания (сырой нефти) на отходы производства. (Пат. Российской Федерации 112798, кл. С 12 1/20, 1/26, С 12 Р 1/04, С 12 1/40,1998). Способ предлагает новую МПС, а в качестве источника углеродного питания этанол либо мелассу, кг/м 3 К 2 НРО 4 4,3 КН 2 РО 4 3,4 (4)24 4,0 4 0,5 СаСО 3 0,35,00,2 этанол(меласса) 20,0. Процесс культивирования биомассы на основе указанной МПС и штамма бактерийВКПМ В-6641 требует времени 3-4 сут. Процесс культивирования биомасс НОБ требует относительно много времени и использования дефицитных реагентов (особенно КН 2 РО 4 и К 2 НРО 4), а также дорого сыпучего сырья (меласса),спирта, которое более приемлемо для получения ценных пищевых продуктов. Известен способ культивирования биомассы штамма бактерийВСБ-570 ВКПМ 1180 на основе его инокулята, МПСг 1,0 дм 3 и источника углеродного питания в количестве 20,0 объемных(отходы мясной и жировой промышленности, отходы гидролизного спирта, отруби и некондиционное зерно) при аэрации смеси. Процесс культивирования протекал в течение 3-4 суток. (Пат. Российской Федерации 103358, кл. 12 1/20, С 12 Р 21/00, 02 3/34,12 1/06, 1998). В известном способе процесс культивирования биомасс НОБ требует относительно много времени и использования дефицитных реагентов (особенно КН 2 РО 4 и К 2 НРО 4), а также дорогого сырья (спирта,зерна и пр.), которое более приемлемо для получения ценных пищевых продуктов. Известен способ промышленного культивирования биомассы штаммов нефтеокисляющих бактерий (Пат. Республики Казахстан 8293, кл. С 12 1/26, С 02 3/34, С 12 1/40, 2002). Сущность способа состоит в аэрации воздухом смеси суспензии штамма НОБ либо консорциума штаммов НОБ и МГТС состава, кг/м 3 дигидроортофосфат аммония 2,1-2,5 хлорид калия 1,0-1,2 вода техническая до 1,0 м 3,взятых в объемном соотношении 11, с прибавлением неочищенной нефти в количестве 1,31,7 кг/м 3 при температуре 2732 С и при удельных расходах воздуха 8-10 м 3/чм 2 с образованием кипящего слоя диспергируемой жидкости ( пузырьков 1,5-2 мм) до достижения первоначального титра суспензии штамма(штаммов) НОБ Несмотря на положительные характеристики способа культивирования биомасс НОБ (получение биомасс с высокими биохимическими свойствами,проведение процесса культивирования в относительно короткие сроки около 2 сут, 100 ный выход целевых продуктов), тем не менее, он характеризуется рядом существенных недостатков- в качестве источника углеродного питания используется относительно дорогостоящая нефть (ее стоимость на мировом рынке колеблется в пределах 150-300 дол/т)- в качестве источника питания бактериями азота и фосфора используется дигидроортофосфат аммония, отличающийся высокой стоимостью- способ культивирования позволяет производить относительно дорогостоящие биомассы НОБ (при промышленном выпуске биомасс НОБ на уровне 2550 тыс. т/год себестоимость биомасс колеблется в пределах 8-16 тыс. тенге/т или 52,6-102,2 дол/т)- культивирование биомасс НОБ требует относительно много времени (48 часов), что не позволяет увеличить выпуск тоннажной продукции при малообъемном производстве (например, для мини-заводов)- получение кипящего слоя диспергируемой жидкости с диаметром пузырьков на уровне 1,52,0 мм сопричастно с большими трудностями,поскольку материал диспергирующего устройства в процессе его эксплуатации подвергается быстрому разрушению (сталь-3, пластмассы и пр.), при этом 15316 требуется более тонкая и стабильная диспергация воздуха- зачастую высокая концентрация суспензий штамма(штаммов) НОБ в процессе культивирования соответствующих биомасс приводит к засорению отверстий диспергирующего устройства, что замедляет скорость процессов по производству биомасс. Задачей изобретения является разработка способа промышленного культивирования биомассы штаммов нефтеокисляющих бактерий,позволяющего культивировать биомассы нефтеокисляющих бактерий в короткие сроки и с использованием отходов производства нефтешламмов. Сущность прототипа на способ промышленного культивирования биомассы штаммов нефтеокисляющих бактерий (по пат. Республики Казахстан 8293). 1. Готовят МПС путем растворения в воде компонентов, состав среды, кг/м 3- вода техническая до 1,0 м 3. 2. Готовят водную суспензию штамма (штаммов) НОБ методом дробного культивирования с рабочим титром 1,310-3,010 кл/см 3. 3. Смешивают в ферментаторе МПС и водную суспензию штамма (штаммов) НОБ в объемном соотношении 11. 4. В смесь прибавляют сырую и неочищенную нефть в количестве 1,3-1,7 кг/м 3 приготовленной смеси. 5. Культивируемую смесь в ферментаторе подвергают непрерывной аэрации воздухом с удельными расходами 8-10 м 3 /чм 2 (либо 192-240 м 3/сутм 2) с образованием кипящего слоя диспергируемой жидкости. 6. Диспергирующее устройство обладает порами(отверстиями) со средним диаметром 1,5-2,0 мм. 7. Процесс промышленного культивирования осуществляют при температуре аэрируемой жидкости 2732 С. 8. Процесс культивирования завершается при равенстве титра клеток полученной биомассы с титром клеток исходной суспензии штамма(штаммов) НОБ. Отличительные признаки предложенного способа от прототипа 1. По новому способу промышленного культивирования в качестве источника фосфора и азота использовали минудобрение - аммофос,содержащего в связанном состоянии 52,0 вес.Р и 12,9 вес., в отличие от прототипа, в котором используется чистый реагент - дигидрофосфат аммония (424), содержащий 26,9 вес. Р и 12,2 вес.. 2. По новому способу промышленного культивирования количество источника фосфора и азота в МПС составляет 4,0-4,8 кг/м 3, в отличие от прототипа, в котором оно равно 2,1 -2,5 кг/м 3. 3. По новому способу промышленного культивирования в МПС количество хлорида калия составляет 1,9-2,7 кг/м 3, в отличие от прототипа, в котором оно равно 1,0-1,2 кг/м 3. 4. По новому способу промышленного культивирования используют инокулят биомассы штамма (штаммов) НОБ, в отличие от прототипа, в котором применяют водную суспензию штамма(штаммов) НОБ. 5. По новому способу промышленного культивирования в качестве источника углеродного питания НОБ используют отходы производства нефтешламы в количестве 420 нш / 0,86 х(1,3-1,7) кг/м 3 культивируемой смеси, в отличие от прототипа, в котором применяют неочищенную сырую нефть в количестве 1,3-1,7 кг/м 3 культивируемой смеси (420 - уд. вес нефтешламов,г/см 3). 6. По новому способу промышленного культивирования удельные расходы воздуха,используемого для аэрации культивируемой смеси,составляют 17,0 м 3/сутм 2, в отличие от прототипа,по которому они равны 192-240 м 3/сутм 2 жидкости. 7. По новому способу промышленного культивирования используют диспергирующее устройство из микропористой нержавеющей стали со средним размером отверстий 0,1 мм и со средней пористостью 2500 отверстий/см 2, в отличие от прототипа, в котором диспергирующее устройство из листового железа или винипласта имеет размер отверстий 1,5-2 мм. 8. По новому способу промышленного культивирования процесс получения биомассы осуществляют при стабильной температуре (29 С), в отличие от прототипа, в котором он протекает в пределах температур 27 32 С. Способ промышленного культивирования биомассы штаммов нефтеокисляющих бактерий включает смешивание суспензии штамма или консорциума штаммов нефтеокисляющих бактерий с питательной средой, содержащей калий, азот и фосфор в виде минеральных солей и воду в соотношении суспензияпитательная среда 11 с последующим добавлением источника углерода,культивирование полученной смеси при температуре 29 С и аэрации воздухом с образованием кипящего слоя диспергируемой жидкости с помощью диспергирующего устройства,причем используют питательную среду следующего состава, кг/м 3 аммофос 4,0-4,8 хлорид калия 1,9-2,7 вода до 1,0,в качестве источника углерода используют нефтешлам в количестве (1,3-1,7) 420 х /0,86 кг/м 3,где 420 - удельный вес нефтешлама (г/см 3),культивирование полученной смеси проводят при аэрации воздухом с расходом 17,0 м 3/сут х м 2 с помощью диспергирующего устройства с пластинами, выполненными из мелкопористой нержавеющей стали со средним диаметром пор 0,1 мм и средней пористостью 2500 отверстий на 1 см 2 ее поверхности до достижения титра суспензии 10121014 кл/ см 3. 3 15316 Существенность отличий - свойственное прототипу использование относительно дорогостоящего сырья и реагентов (нефть, дигидроортофосфат аммония), дороговизна биомасс нефтеокисляющих бактерий, относительно длительный процесс культивирования биомасс, отсутствие стабильной диспергации культивируемой среды воздухом) устраняются совокупностью комбинированного способа промышленного культивирования биомасс штаммов НОБ при использовании иного состава МПС, иного диспергирующего устройства, иных удельных расходов воздуха, используемого для аэрации смеси, и отходов производства в виде нефтешламов. Нарушение состава минерализованной питательной среды и оптимальных режимов культивирования биомасс (объемное соотношение МПС и инокулята штамма либо штаммов бактерий,удельных расходов воздуха при аэрации культивируемой среды, степени диспергирования жидкости, температуры и пр.) не позволяет получать биомассы НОБ с заданными полезными свойствами и не приводит к получению выше указанного технического результата, а именно- использование в качестве источника углеродного питания бактерий отходов производства нефтешламов взамен нефти и ценных нефтепродуктов- снижение себестоимости биомасс НОБ в 41-61 раза- снижение расходов воздуха при аэрации культивируемых смесей в 11,3-14,1 раза- сокращение сроков процесса культивирования биомасс НОБ в 1,5-2 раза- получение более стабильного режима аэрации культивируемых смесей воздухом вследствие использования эффективных диспергирующих устройств- использование инокулятов штамма (штаммов) НОБ взамен их суспензий для предотвращения засорения диспергирующих устройств- получение экономэффекта на уровне 98128 млн. тенге (644-842 тыс. дол. США) при полной замене в процессе промышленного культивирования нефти в количестве 975-1275 т/год на нефтешламы с уд. вес. 1,8 г/см 3 в количестве 2040-2668 т/год. Предложенный способ промышленного культивирования биомасс НОБ внедрен на промышленном уровне в 2002 году в условиях СКБ и ОП ДГП ГНПО ПЭ Казмеханобр и на предприятии Мунай бейс. В примерах (1 и 2) представлены данные о промышленном культивировании биомасс отдельных штаммов НОБ (ГНПО ПЭ-В-7 иГНПО ПЭ 10), а в примерах (2 и 3) о промышленном культивировании биомасс консорциума штаммов бактерийГНПО ПЭ-Р-5,ГНПО ПЭ-Р-6 иГНПО ПЭ-В 7 и природной ассоциации микроорганизмов ПЭ 13,ГНПО ПЭ-Р-11 иГНПО ПЭ-Р-14 согласно нового способа. При выполнении серии промышленных испытаний по разработке способа культивирования биомасс штаммов НОБ особенно важным является определение качества получаемых продуктов и, в частности, титра клеток бактерий. Техника установления последнего основана на методе прямого счета колоний бактерий на агаровых пластинках с питательной средой (рыбопептонный агар (РПА), мясопептонный агар (МПА) и др.). При этом условно считают, что одна колония бактерий образуется из одной клетки. Фактически по количеству выросших колоний вследствие посева проб на твердую питательную среду устанавливают титр клеток бактерий. Исследуемую жидкую пробу (предполагаемая биомасса, получаемая при промышленном культивировании) подвергают 15-кратному разбавлению стерильной водопроводной водой следующим образом 1,0 см 3 пробы 9,0 см 3 воды (1-ое разбавление), затем 1,0 см 3 1-го разведения 9,0 см 3 воды (2-ое разведение), после чего 1,0 см 3 2-го разведения 9,0 см 3 воды (3-ее разведение) и т.д. При этом использовали 15 пробирок объемом по 10,0 см 3. Затем предварительно готовят 15 чашек Петри с агаризованной питательной средой. Для этого расплавленную на водяной бане агаризованную питательную среду (например, РПА) разливали в стерильные чашки Петри и выдерживали до полного застывания агара. После проведенных операций осуществляли микробиологический посев каждой из разбавленных проб на отдельные чашки Петри с агаризованной питательной средой. Для этого на поверхность агара каждой чашки наносили по одной капле разбавленной суспензии (0,05 см 3), причем, с распределением (растеканием) капли по всей поверхности агара, используя стеклянный шпатель. Предварительно все пробы чашек Петри маркировали (1, 2, 3, ) и указывали их дату посева. После этого чашки переносили в термостат и подвергали инкубации (28 С). Примерно через одни сутки (минимальный срок) производили учет количества развившихся и выросших колоний бактерий методом прямого подсчета. Учет производят лишь для тех чашек, на которых выросло от 20 до 300 колоний. Для установления титра клеток учитывают то последнее разведение,при котором на твердой агаризованной среде выросли колонии бактерий в количестве 20 и 300. Если, к примеру, титр установлен 1014 кл/см 3,то это означает, что использовано 14-ое разведение исследуемой пробы. Степень ошибки по методике равна 1-1,5 , которую затем и учитывают при установлении истинного титра биомассы НОБ. Пример 1, относящийся к промышленному культивированию биомассы штамма бактерийГНПО ПЭ-В-7. На основе эталонного штамма бактерийГНПО ПЭ-В-7 в виде чистых косяков 15316 получали их смывы посредством МПС Ворошиловой-Диановой (состав, г/дм 3 43 1,0 КН 2 РО 1,0 47 Н 2 О 0,02 СаС 26 Н 2 О 0,02 36 Н 2 О 0,02 дистил. вода до 1,0 дм 3), вводили глюкозу (0,05 г/дм 3), сырую нефть (0,1 объемн.от общего объема смеси) и содержимое подвергали инкубации в термостате ( 28 С) при одновременной аэрации воздухом посредством микрокомпрессоров (5-10 дм 3/ч) в течение 3-4 сут. После получения инокулята чистого штамма бактерий в количестве 5,0 дм(параллельные опыты) прибавляли 5,0 дм 3 той же МПС (метод удвоения объемов) и в тех же условиях (введение нефти и глюкозы, аэрация) получили 10,0 дм 3 чистого инокулята штамма бактерий со средним титром 1010-1012 кл/см 3. Этим же способом было наработано в лабораторных условиях 70,0 дм 3 указанного продукта. Для получения биомассы использовали промышленную установку, установленную на специальной эстакаде СКБ и ОП ДГП ГНПО ПЭ Казмеханобр. Она состояла из двух ферментаторов с общим объемом каждого по 0,36 м 3 и рабочим объемом по 0,288 м 3, сборной емкости биомассы, установленных под эстакадой, и пульта управления. Каждый ферментатор изготовлен из антикоррозионных сплавов,обеспечен теплообменной рубашкой и баком для циркуляции теплоносителя (воды). В рубашку вмонтирован теплоэлектронагреватель с терморегулятором,который был отрегулирован на поддержание во внутренней емкости ферментатора постоянной температуры (29 С). В днище каждого ферментатора было вмонтировано диспергирующее устройство в виде 6-лучевого коллектора из нержавеющей стали, состоящего из полой цилиндрической емкости (диаметр 0,1 м), в которую вмонтированы цилиндрические трубки (длина по 0,325 м), закрытые по торцам. В верхней части каждой трубки выфрезированы щелевидные вырезы в виде трапеций с меньшим основанием к центру коллектора и большим к периферии (площадь каждого из них 2000 мм 2). В указанные вырезы впаяны пластины из мелкопористой нержавеющей стали со средним диаметром пор 0,1 мм и со средней удельной пористостью 2500 отв/см 2. Лучевой коллектор был навинчен на наружную резьбу металлического воздухопровода,размещенного в днище каждого ферментатора. К каждому диспергирующему устройству посредством шлангов подключен компрессор с ресивером с мощностью 3 кВт и с производительностью по воздуху 4,0 м 3/ч. Расходы воздуха, подаваемого на аэрацию, фиксировались посредством двух ротаметров типа РМ 4 Г УЗ с производительностью по воздуху 4,0 м 3/ч (66,7 дм 3/мин). Этап 1. Готовили предварительно 70,0 дм 3 МПС путем растворения в баке с мешалкой 0,28 кг минудобрения - аммофоса (содержал 52,0 вес.Р и 12,9 вес.) и 0,133 кг хлорида калия на 70,0 дм 3 водопроводной воды. Затем в первый ферментатор(Ф-1) ввели 70,0 дм 3 приготовленной МПС, а затем 70,0 дм 3 инокулята чистого штамма бактерийГНПО ПЭ-В-7 (уд. вес. 1,02 г/см 3,титр 1012 кл/см 3). После этого в смесь ввели 0,48 кг нефтешламов с уд. весом 1,856 г/см 3. При этом количество отходаустанавливали согласно расчетам 1,856/0,86 х 1,3 кг 3,45 кг/м 3, при этом количество отхода в расчете на 140,0 дм 3 смеси составит(3,45 кг х 140,0 дм 3) / 1000 дм 30,48 кг. Затем подключили аэрацию смеси воздухом при включении компрессора с ресивером. Процесс культивирования, протекающий при температуре 29 и удельных расходах воздуха (УРВ) 17,0 м 3/сутм 2 поверхности жидкой среды, продолжался в течение 32 часов. При этом доказано, что титр полученного продукта и его удельный вес равны тем же показателям для исходного инокулята чистого штамма бактерий. В результате получено 140,0 дм 3(142,8 кг) биомассы, ее выход равен 100 . Этап 2. Готовили предварительно 140,0 дм 3 МПС при растворении в 140,0 дм 3 водопроводной воды 0,67 кг аммофоса (содержал 52,0 вес.Р и 12,9 вес.) и 0,38 кг КС. Растворение осуществляли в баке с мешалкой при получении однородного раствора. В тот же ферментатор (Ф-2), содержащий 140,0 дм 3 инокулята биомассы штамма бактерийГНПО ПЭ-В-7 (уд. вес 1,02 г/см 3, титр 1012 кл/см 3), ввели 140,0 дм 3 свежеприготовленной МПС, прибавили в качестве источника углеродного питания нефтешлам с уд. весом 1,856 г/см 3. Количество отхода устанавливали согласно расчетам 1,856/0,86 х 1,7 кг/м 33,67 кг/м 3,при этом количество отхода в расчете на 280,0 дм 3 культивируемой смеси составит(3,67 кг х 280,0 дм 3) /10000 дм 31,03 кг. Процесс промышленного культивирования осуществляли в тех же условиях, что и для этапа (1)(температура 29 С УРВ 17,0 м 3 /сутм 2). Установлено, что в течение 24 часов полученная биомасса характеризовалась теми же параметрами,что и исходный инокулят биомассы (уд. вес 1,02 г/см 3 титр 1012 кл/см 3). Получено 280,0 дм 3 (285,6 кг) биомассы с выходом 100 . Этап 3. Для доказательства воспроизводства биомассы штамма бактерийГНПО ПЭ-В-7 был проведен следующий промышленный опыт. Половину биомассы (140,0 дм 3) из ферментатора(Ф-2).Затем готовят МПС путем растворения в 280,0 дм 3 воды 1,344 кг аммофоса и 0,756 кг КС при использовании бака с мешалкой. После этого из указанного количества МПС по 140,0 дм 3 вводят в каждый ферментатор и прибавляют по 1,03 кг нефтешламов с уд. вес 1,856 г/см 3.Процесс культивирования биомасс осуществляли в тех же условиях, что и в этапах (1 и 2). Он завершился в течение 28 часов. Получено 560 дм 3 (571,2 кг) биомассы штамма бактерийГНПО 5 15316 ПЭ-В-7 с теми же характеристиками, что и для инокулята биомассы (уд. вес 1,02 г/см 3 титр 1012 кл/см 3). Выход биомассы 100. При этом никаких побочных отходов не установлено. Пример 2, относящийся к промышленному культивированию биомассы штамма бактерийГНПО ПЭ 10. На основе эталонного штамма бактерийГНПО ПЭ 10, использованного в виде чистых косяков, при использовании МПС Ворошиловой - Диановой по аналогии с методикой, изложенной в примере (1), было получено 70,0 дм 3 чистого инокулята указанного штамма бактерий с уд. весом 1,01 г/см 3 и титром 1014 кл/см 3. Этап 1. В ферментатор (Ф-1) загружают 70,0 дм 3 инокулята штамма бактерийГНПО ПЭ (уд. вес 1,01 г/см 3 титр 1014 кл/см 3) и вводят 70,0 дм 3 МПС, предварительно полученной при растворении в 70,0 дм 3 водопроводной воды 0,28 кг аммофоса и 0,133 кг КС. Затем прибавляют 0,48 кг нефтешлама с уд. вес. 2,3 г/см 3. При этом его количество рассчитывали по формуле 2,3/0,86 х 1,3 кг/м 33,47 кг/м 3,а в расчете на весь объем культивируемой смеси количество нефтешламов составит (3,47 кг х 140,0 дм 3) /1000 дм 30,48 кг. Процесс культивирования осуществляли по разработанным оптимальным условиям (температура 29 С, УРВ 17,0 м 3/сутм 2). Установлено, что он полностью завершился в течение 32 часов. Получено 140,0 дм 3 (141,4 кг) биомассы с уд. вес. 1,01 г/см 3 и титром 1014 кл/см 3. Выход продукта 100 . Этап 2. В ферментатор (Ф-1),содержащий 140,0 дм 3 биомассы штамма бактерийГНПО ПЭ 10, вводят 140,0 дм 3 МПС, полученной предварительно при растворении в 140,0 дм 3 воды 0,67 кг аммофоса и 0,38 кг КС. Затем прибавляют нефтешлам с уд. вес 2,3 г/см 3. Его количество составляло 2,3/0,86 х 1,7 кг/м 34,546 кг/м 3,либо в рассчете на объем культивируемой смеси оно будет равным (4,546 кг х 280,0 дм 3) / 1000 дм 31,27 кг. Процесс промышленного культивирования биомассы осуществляли при тех же оптимальных условиях, что и для этапа (1). Получено в течение 24 часов 280,0 дм 3 биомассы с уд. вес 1,01 г/см 3 и титром 1014 кл/см 3. Этап 3. Для доказательства воспроизводства биомассы штамма бактерийГНПО ПЭ-10 был проведен следующий промышленный опыт. Половину биомассы (140,0 дм 3 или 141,4 кг) из ферментатора (Ф-1) перекачивают в ферментатор(Ф-2).Затем готовят в баке с мешалкой 280,0 дм 3 МПС путем растворения в 280,0 дм 3 водопроводной воды 1,344 кг аммофоса и 0,756 кг КС. По 140,0 дм 3 указанной МПС вводят в каждый ферментатор. Кроме того, в каждый аппарат вносят по 1,27 кг нефтешламов с уд. вес 2,3 г/см 3. 6 Процесс культивирования смесей в обеих ферментаторах осуществляют в тех же оптимальных условиях, что и для этапов (1 и 2). В течение 24 часов получено 560,0 дм 3 (565,6 кг) биомассы штамма бактерийГНПО ПЭ-10 с теми же характеристиками, которые присущи чистому инокуляту указанной культуры. Пример 3, относящийся к промышленному культивированию биомассы консорциума штаммов бактерийГНПО ПЭ-Р-5,ГНПО ПЭ-Р-6 иГНПО ПЭ-В-7. Предварительно использовали по 4 косяка эталонных штаммов бактерий ГНПО ПЭ-Р-5,ГНПО ПЭ-Р-6 иГНПО ПЭ-В-7, смешивая их в отдельности на каждую культуру с 1,25 дм 3 МПС Ворошиловой-Диановой. При этом было получено 3,75 дм 3 общего смыва косяков указанных бактерий, в который затем внесли 0,3 г сырой нефти(уд. вес 0,86 г/см 3) и 0,2 г глюкозы. Полученную смесь инкубировали в термостате (28 С) при постоянной аэрации воздухом (микрокомпрессоры) в течение 4 суток. Было получено 3,75 дм 3 инокулята консорциума из трех штаммов нефтеокисляющих бактерий (КШНОБ-3) с титром 1012 кл/см 3 и уд. вес 1,05 г/см 3. Методом объемного удвоения, т.е. при смешивании инокулята КШНОБ 3 с МПС Ворошиловой-Диановой с прибавлением соответствующих количеств сырой нефти и глюкозы и аэрированием смесей воздухом в термостате было получено в конечном итоге 70,0 дм 3 инокулята чистых культур КШНОБ-3. Этап 1. В ферментаторе (Ф-1) смешивали 70,0 дм 3 инокулята чистых культур КШНОБ-3 с 70,0 дм 3 МПС, предварительно полученной при растворении в 70,0 дм 3 водопроводной воды 0,28 кг аммофоса и 0,133 кг КС. Затем прибавляют 0,392 кг нефтешламов с уд. вес. 1,856 г/см 3.Полученную смесь подвергали аэрации воздухом с уд. расходами 17,0 м 3/сутм 2 при температуре 29 С. Процесс культивирования завершался в течение 32 часов. По лучено 140,0 дм 3 (147 кг) инокулята биомассы КШНОБ-3 с уд. вес 1,05 г/см 3 и титром 1012 кл/см 3 Выход продукта 100 . В тот же аппарат (Ф-1), содержащий 140,0 дм 3 биомассы КШНОБ, загружали 140,0 дм 3 МПС,предварительно полученной при растворении в 140,0 дм 3 водопроводной воды 0,672 кг аммофоса и 0,378 кг КС. Затем в смесь прибавляют 1,03 кг нефтешламов с уд. весом 1,856 г/см 3 и содержимое подвергают аэрации воздухом с уд. расходами 17,0 м 3/сутм 2 при температуре 29 С. Процесс культивирования продолжался в течение 24 часов. Получено 280,0 дм 3 (294 кг) инокулята биомассы КШНОБ-3 с уд. весом 1,05 г/см 3 и титром 1012 кл/см 3. Выход продукта 100 . Этап 2. В 2 ферментатора загружали по 140,0 дм 3 инокулята чистых культур КШНОБ-3 с уд. весом и титром 1012 кл/см 3. Затем 1,05 г/см 3 предварительно в баке с мешалкой готовят 280,0 дм 3 МПС при растворении в 280,0 дм водопроводной воды 1,344 кг аммофоса и 0,756 кг КС. После этого в каждый аппарат вводят по 140,0 дм 3 приготовленной МПС и по 1,27 кг нефтешламов с уд. весом 2,3 г/см 3. Содержимое ферментаторов подвергали культивированию в оптимальных условиях, как и в этапе 1.Получено 560,0 дм 3 биомассы КШНОБ-3 с теми же характеристиками,что и для исходного инокулята чистых культур консорциума. Выход продукта 100 . Пример 4, относящийся к промышленному культивированию биомассы природной ассоциации микроорганизмов- ГНПО 39,ГНПО ПЭ 12, - ГНПО ПЭ-10.ГНПО ПЭ 13,ГНПО ПЭ-Р-11 иГНПО ПЭ-Р-14. Предварительно требовалась лабораторная наработка инокулята чистых культур ПАМ. С этой целью в 6 пробирок переносили по одному косяку каждой из чистых культур бактерий в виде колоний и прибавляли по 10,0 см 3 МПС ВорошиловойДиановой. Объединенный смыв косяков (60,0 см 3) переносили в пластмассовую канистру, доводили объем до 10,0 дм 3 путем прибавления той же МПС,затем вводили 12,0 см 3 сырой нефти и 0,5 г глюкозы. Смесь подвергали постоянной аэрации воздухом (применение микрокомпрессоров) при температуре 28 С (термостат). Через 7 суток было получено 10,0 дм 3 инокулята чистых культур ПАМ с уд. весом 1,03 г/см 3 и титром 1014 кл/см 3. Затем были взяты 2 канистры объемом по 30,0 дм 3 и в каждую из них ввели по 10,0 дм 3 полученного инокулята чистых культур ПАМ,объем довели в каждой емкости до 30,0 дм 3 путем прибавления МПС Ворошиловой-Диановой и прибавляли в каждую емкость по 1,5 г глюкозы и 36,0 см 3 сырой нефти. При аэрации смесей воздухом и их термостатировании (28 С) было получено 60,0 дм 3 чистого инокулята культур в течение 10 суток. Этап 1. В ферментатор (Ф-1) промышленной установки по культивированию биомасс НОБ загружали 70,0 дм 3 инокулята чистых культур ПАМ с уд. весом 1,03 г/см 3 и титром 1014 м кл/см 3. Затем прибавляли 70,0 дм 3 МПС, предварительно полученной при растворении в 70,0 дм 3 водопроводной воды 0,28 кг аммофоса и 0,133 кг КС. После этого вводили 0,1 дм 3 (0,196 кг) нефтешламов с уд. весом 1,856 г/см 3.Смесь подвергали постоянной аэрации воздухом с уд. расходами 17,0 м 3/сутм 2 при температуре 29 С. В течение 32 часов было получено 140,0 дм 3 (144,2 кг) биомассы ПАМ с уд. весом 1,03 г/см 3 и титром 1014 кл/см 3. В ферментатор (Ф-2) загружали 140,0 дм 3 инокулята чистых культур ПАМ с уд. весом 1,03 г/см 3 и титром 1014 кл/см 3. Затем вводили 140,0 дм 3 МПС, предварительно полученной при растворении в 140,0 дм 3 водопроводной воды 0,672 кг аммофоса и 0,378 кг КС. Прибавляли в смесь 0,55 дм 3 (1,03 кг) нефтешламов с уд.весом 1,856 г/см 3. Процесс культивирования (условия те же, что и в предыдущем опыте) завершался в течение 24 часов. Получено 280,0 дм 3 биомассы ПАМ с уд. весом 1,03 г/см 3 и титром 1014 кл/см 3. Выход продукта 100 . Этап 2. В ферментатор (Ф-1) промышленной установки загружали 140,0 дм 3 инокулята чистых культур ПАМ с уд. весом 1,03 г/см 3 и титром 1012 кл/см 3. Затем вводили 140,0 дм 3 МПС, предварительно полученной при растворении в 140,0 дм 3 воды 0,672 кг аммофоса и 0,378 кг КС, и прибавляли 0,55 дм 3(1,27 кг) нефтешламов с уд. весом 2,3 г/см 3. Смесь культивировали в течение 24 часов при температуре 29 С. Получено 280,0 дм 3 (288,4 кг) биомассы ПАМ с уд. весом 1,03 г/см 3 и титром 1012 кл/см 3. Пример 5, относящийся к технико-экономическим показателям биотехнологии по промышленному культивированию биомасс нефтеокисляющих бактерий при использовании отходов нефтешламов. Методами технико-экономических расчетов установлено,что для крупнотоннажного производства биомассы консорциума штаммов НОБ(см. пример 3) на уровне 750000 м 3/год необходимо использовать нефти в количестве 975-1275 т согласно прототипа (пат. РК 8293) с себестоимостью, равной 151-197,5 тыс. дол. США(либо 23,0-30,0 млн. тенге). Эта экономия будет достигнута при использовании взамен нефти отходов производства - нефтешламов с уд. весом 1,8 г/см 3 в количествах 2040-2668 т. Найдено,что себестоимость биомасс консорциума штаммов НОБ (пример 3) и природной ассоциации микроорганизмов(пример 4) соответственно равна 130 тенге/т (0,85 дол/т) и 396 тенге/т (2,6 дол/т). Рассчитано, что при ликвидации вышеуказанных количеств нефтешламов (20402668 т/год) путем их использования для культивирования биомасс НОБ полностью предотвращается годовой экологический ущерб и получают экономэффект на уровне 98-128 млн. тенге (644-842 тыс. дол. США). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ промышленного культивирования биомассы штаммов нефтеокисляющих бактерий,включающий смешивание суспензии штамма или консорциума штаммов нефтеокисляющих бактерий с питательной средой, содержащей калий, азот и фосфор в виде минеральных солей и воду в соотношении суспензия питательная среда 11 с последующим добавлением источника углерода,культивирование полученной смеси при температуре 29 С и аэрации воздухом с образованием кипящего слоя диспергируемой жидкости с помощью диспергирующего устройства,отличающийся тем, что используют питательную среду следующего состава, кг/м 3 аммофос 4,0-4,8 хлорид калия 1,9-2,7 вода до 1,0 в качестве источника углерода используют нефтешлам в количестве (1,3-1,7) 420/0,86 кг/м 3,7- удельный вес нефтешлама (г/см ),культивирование полученной смеси проводят при аэрации воздухом с расходом 17,0 м /сутм 2 с помощью диспергирующего устройства с пластинами, выполненными из мелкопористой нержавеющей стали со средним диаметром пор 0,1 мм и средней пористостью 2500 отверстий на 1 см 2 ее поверхности до достижения титра суспензии 10121014 кл/см 3.

МПК / Метки

МПК: C12N 1/26, C02F 3/34, C12R 1/01

Метки: нефтешламов, утилизации, культивирования, бактерий, способ, биомассы, нефтеокисляющих, отходов, штаммов, промышленного

Код ссылки

<a href="https://kz.patents.su/8-15316-sposob-promyshlennogo-kultivirovaniya-biomassy-shtammov-nefteokislyayushhih-bakterijj-pri-utilizacii-othodov-nefteshlamov.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Способ промышленного культивирования биомассы штаммов нефтеокисляющих бактерий при утилизации отходов нефтешламов</a>

Похожие патенты