Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биотехнологический способ очистки буровых отходов от нефти и полимерных реагентов

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Биотехнологический способ очистки буровых отходов от нефти и полимерных реагентов"

РГ6 од

о ДЕК 1996

На правах рукописи

ГАТЙНЛЛИНЙ 3ЛЬВИРй М9ДАРИС0ВНА

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧЛСТКИ СУРОВЫХ ОТХОДОВ ОТ НЕФТИ И ПОЛИМЕРНЫХ РЕАГЕНТОВ

03.00.23 - биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискании ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург - 1996

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяной техническом университете

Научные руководители: доктор.технических наук, профт-нр Александр Иванович Спивак доктор тбхнических наук, профессор Гузель Габдулловна Ягафарова

Официальные оппоненты:доктор биологических наук,академик Венер Абсатарович Вахитов кандидат биологических наук, доцент Наталья Васильевна Зольникова

Врдущая организация - Институт проблем прикладной экологии и природопользования Башкортостана, г. Уфа

Защита диссертации состоится 199В г.

вШ.£Очасов на заседании Диссертационного Совета Д 063.25.09 ь Санкт-Петербургском технологическом институте (Техническом университете). Адрес 198013, Санкт-Петербург, Московский пр.,2и, С.-Петербургский Государственный технологический институт (технический университет), Ученый Совет. С диссгртацией мовно ознакомиться в Аиблиотке института.

Замечания и отзывы по данной работе в 1 экземпляре, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: '98013, Санкт-Петербург, Московский проспект, 26, Технологический институт. Ученый совет,

Автореферат разослан "§Л"№С>М1>ЁР\$ЪЬ г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета.

Д 063,25.09, к.т.н. Т.Б.Писицкая

-3~

05ЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАКОТЫ

Актуальность темы. оагразнение окружающей среды в настоящее время выросло в серьезную проблему,Одними из самих распространенных и токсичных загрязнителей почви к води являются неф-;ь и продукты ее переработки, попадание которьх б природную среду связано с нефтедобычей, транспортом, хране-ниеы л переработкой нефти, а также при бурении и заканчива-нии глубоких нефтяных и газовых сквавин.

Отходи бурения характеризуются слон ним многокомпонент-ним составом, где кроме углеводородов нефти присутствуют и полимерные добавки в буровые растворы: карбоксиметилцелдю-лоза (КМЦ), иилиакриламид (ПАЙ), угяецелочной реагент (9ЦР>, полифенол лесохимический (ПФЛХ).сульфитспиртовая барда(ССБ), окзил и другие.

Наибольшую опасность для окрулпцей среды представляют органические соединения нефти: углеводороды, фенольные соединения, карбоновые кислоты, асфальтссмолистые вещества. Так например, концентрация фенола в буровых отходах превышает допустимые нормы, принятые странами ЕЗС, в 5002000 раз, а по жирным кислотам в 200-400 раз (Баков И.В., 1993 ). Большинство из них растворяется в воде,' это делает их более токсичными в отношении флоры и фауны . и обеспечивает попадание в пищевую цепь человека.

Существующие методы утилизации и обезвреживания буровых отходов: отверждение, отмыв, огневая обработка, химическая нейтрализация, полимерная флокуляция,- зачастую являются малоэффективными и дорогостоящими.

В связи с этим возникает необходимость разработки усовершенствованной технологии очистки отходов бурения, кото рая полностью удовлетворит преъавляемнм экологическим требованиям.

Цнль н Задачи и*следований. Цель настоящей работы состояла в [м¿раоотке С.иотехнилигии очистки буровых отходов • от полимерных дооавик и . уривой раствор: КМЦ. ПАП, КССБ, "Состава УНИ" и неф!и.

Для реализации указанной цели были поставлены следующие задачи:

- осуществить поиск и скрининг микроорганизмов - активных деструкторов указанных органических соединений;

- исследовать кинетику процессов биодеградации микроорганизмами полимерных добавок в буровой раствор; КМЦ, ПОЙ, КССБ и "Состава "УНИ'Ч отход производства глицерина) в жидкости и в почве;

- исследовать фитотоксическую активность продуктов метаболизма микроорганизмов-деструкторов буровых полимеров и нефти;

- изучить влияние на степень деградации буровых полимеров и нефти компонентов питательной среды и условий культивирования методом математического моделирования;

- разработать составы биопрепаратов на основе высокоактивных культур микроорганизмов-деструкторов буровых полимеров и нефти, удовлетворяющих условиям их практического применения;

- осуществить подбор оптимальных биологических добавок в составе нового биопрепарата "Родотрин", на основе нефте-окисляющего штамма Rhodococcus erythropolis 1339 fl

- провести промышленные испытания нового биопрепарата "Родотрин"для утилизации нефтяных и буровых вламов;

- провести опытно-промышленные испытания разработанных биопрепаратов и отдельных микробных культур-деструкторов для очистки буровых отходов от нефти и полимерных добавок в буровой раствор.

Научная новизна. Методом скрининга подобраны микроорганизмы-деструкторы полимерных добавок в буровой раствор: КМЦ, Ilflfi, КССБ. "Состава 9НИ", нефти. Высокоактивными штаммами-деструкторами являются: Rhodococcus erythropolis 13 3 S Д ; Eaci 1 lus subtil Is 1742 il (IS); Pseudomonas putida BKM 1301 и Streptomyces species 230 (На подобранные штаммы получено полояительное решение на выдачу патента N95100110 от 13.10.36).

Изучена фитотоксическая активность КМЦ и ПАЙ и продуктов их метаболизма. Выявлено, что угнетающее влияние ПА ft и КМЦ на всхожесть семян ячменя и проростки нукурузи уменьшается за счет интенсивной биодеградации этих соединений отобранными штаммами-деструкторами, а продукты метаболизма не фитотоксичны.

Получена математическая модель процесса биодеградации КМЦ культурой Streptomyces species 286, позволяющая подобрать оптимальные условия введения процесса на практик,е. Установлено, что эффективность биопрепарата для очистки буровых отходов от нефти и полимерных реагентов увеличится на 20-30%, если его применять при концентрации КМЦ- 5-10 %ыас, NaCl 3-3,5?; мае и температуре 15-25°С.

Разработана биотехнология очистки нефтяных и буровых шламов от нефти, нефтепродуктов, полимерных добавок в буровой раствор, основанная на применении, биопрепарата, в состав которого входят микроорганизмы-деструкторы органически х соединений, биодобавки - 6иотрин(0,01-0,3%), минеральные добавки.

Практическая значимость. Биопрепарат на основе консорциума микроорганизмовrRhodococcus erythropolis flC-1339 Д+ Streptomyces species236 + Pseudo/iionas putida BKM 1301 (титр не менее 106кл/мл), испытан при очистке почвы от нефти и КМЦ на опытном полигоне по утилизации нефтешламов НГДУ"Юж-арланнефть". За один вегетационный период степень очистки от нефти -и КМЦ составило 68-70%.

Проведены опытно-промышленные испытания нового биопрепарата "Родотрин" для утилизации нефтешламов в шламонакопи-телях НГДУ "Туймазанефгь". Применение вышеназванного биопрепарата позволило в течение 1 месяца достичь высокой степени очистки прибрежного грунта иламипакопителя, степень деградации нефти и нефтепродуктов составила около 63%, убыль нефтешламов составила около 20%. .

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на республиканской конференции по сов-

-Б-

ременным проблемам синтеза биологически активных веществ и биотехнологий (Чфа, 1990): на восьмой международной конференции по химическим реактивам"Реактив-95"( Мфа, 1995); научно-техничесм.х конференциях студентов, аспирантов и молодых ученнх(9фа, 199'':, 1995. 1996 ); на всероссийской научно-технической конференции по проблемам нефтегазового комплекса России( Уфа. 1Г95); на девятой Всероссийской конференции по химическим реактивам "Реактир-96"(Нфа-Красно-, дар. 1 996 ).

Публикации. Основные результаты исследований и их практической реализации изложены в 10 публикациях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из содержания.введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений, содержащих материалы, подтверждающие практическую значимость полученных результатов.Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 38 Таблиц", 25 рисунков. Список литературы включает 1И наименований 91 отечественных и 20зарубежных)'.

МАТЕРИЙПН И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Методом скринига подобраны ми"роорганизмы-деструкторы нефти и полимерных добавок в буровой раствор. Отбор микроорганизмов происходил по их способности расти на плотной минеральной среде, содержащей 1И-ный раствор полимера./

Из полученных культур произведен отбор штаммов имеющих максимальную скорость роста и продуктивность.

С целью изучения кинетики процессов биодеградации полимерных добавок в буровой раствор и нефти, отдельно и в совокупности, культивировали исследуемые микроорганизмы в лидкой среде, содержащей в качестве источников углерода и знергетического материала, различные концентрации КМЦ -1'/., ' ПАЙ - 0.012, КССБ - 17., "Состава 911И" - 17. и нефти -0.1-1% (по массе) .

Культивирование микроорганизмов проводили в Жидкой ми-неральчой среде Маккланга.

Иннокулят вносили в количестве 3 мл на 100 мл питательной среды с титром не менее 10 кл/мл, методом смыва чистой культуры с поверхности скошенного агара. Культивирование проводили на термостатированной качалке при 23*1 °С и 95 об/мин.

С целью изучения биодеградации ПАЙ и нефти в почве проведены эксперименты в характерном для Башкортостана типе почв - черноземе. В фарфоровые чашки объемом 0,2 мл помещали по 100 г почвы. В серию чашек вносили ПАЙ из расчета 0,Шас, нефть - 0,Шас и ПАЙ и нефть совместно'"из расчета 0,1%мас.На Ю0г почвы вносили Змл суспензии (10бкл/мл) биопрепарата (БП) на основе ассоциации трех микроорганизмов: Рзеис1ошопаз ри)л(1а ВКМ 1301 + ЯЬос1ососсиз егу1Ьгоро-Ш 1339 Д+ВасП1из гиЬЬШэ 1742 Д(16). Контролем служил рбразец почвы без внесения ПАЙ и нефти и без обработки БП,

О биодеградации КЙЦ в жидкой среде и почве судили по скорости-и количеству образования редуцирующих Сахаров, использовали метод количественного анализа общих углеводов: фенольно-сернокислый (С.Д.Варфоломеев, 1993).

Количественное содержаний ПАА в среде определяли после окрашивания дитизоном фотоколориметрически на приборе "БресоГ'при длине волны 480 нм в кювете !0мм (С.И.Долганская,А. У, Шарипов, 1989). Культуральную жидкость перед определением отделяли от микробной биомассы цетрифугировани-ем при 500-1ОООоб/мин на центрифуге 0ПН-8.

Остаточное содержание углеводородов нефти определяли весовым методом после экстрагирования четыреххлористым углеродом СЮ.Ю.Лурье, 1973 ).

Активность дегидрогеназы в культуральной жидкости и в почве исследовали методом Ленхарда (ЬепсЬаг(1, 1954).

Общее количество микроорганизмов определяли чашечным методом Коха. Физиологические группы микроорганизмов определяли на питательных средах различного состава: актиноми-цеты на крахмал-аммиачной среде (З.Н.Кочемасова, 1987), микроскопические грибы - Чапека-Докса, целлюгозоразрушаю-цие микроорганизмы - Гетчинсона, денитрифицирующие - Гиль-

тая и нитрифицирующие - Виноградского СН.С.Егоров,19761, углеводородокисляющие на Раймонда(Ф.Герхардт,1983).

Биомассу микроорганизмов определяли весовым методом, используя мембранные фильтры N2 ( средний диамет-i пор 0,05 мкм) (Н.С.Егоров, 1983).

Зависимость молекулярной массы полимеров(Му:> от характеристической вязкости Е выраженная уравнением Нарка-Куна-Хауинка (Hark, Кип, 1954), позволяет использовать ее для определения степени деградации полимеров в жидких средах. Определение характеристической вязкости проводили на капиллярном вискозиметре Уббелоде.

Математическое моделирование проводили с методом полнофакторного планирования эксперимента (Н.С.Егоров.Í976).

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с помощью.персонального компьютера IBH-486 с использованием различных пакетов программ.

РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СПОСОБА ОЧИСТКИ БУРОВЫХ ОТХОДОВ ОТ НЕФТИ И ПОЛИМЕРНЫХ РЕАГЕНТОВ

Наиболее активные из исследованных штаммов-деструкторов буроных полимеров и нефти представлены в тзбл.1. Выявлено, что наилучший рост на среде с этими органическими соединениями имеют штаммы Bacillus'subt i 1 i я ВКМ-1742Д; Rho-dococcus erythropolis AC-1333Í; Pseudomonas putida BKM1301: Streptomyces species 286, на них подана заявка на патент и получен положительное решение на выдачу патента N 95100110 от 30.10.96.

Отличительной особенностью этих микрооргайизмов является их способность использовать в качестве единственного источника углерода и энергетического материла полимеры: ПАЙ, КМЦ, ИССБ, 'Состав УНИ", содержащиеся в среде.

Биодеградации ПАА. КМЦ, КССБ и "Состава УНИ" в жидкой среде

Полученные результаты по изучению биодеградации ПАА в жидкой среде, представленные в табл.2, свидетельствуют о том, что этот полимер является устойчивым и слоанодегради-

Таблица i

Полимер- и нефтеокиеляющая активность микроорганизмов

Микроорганизмы КМЦ- ПАЙ .Ростав НИИ" нефть

Бактерии

Bacillus subtilis ВКМ 1742 Д(16) +++ +++ +++ +++

Pseudomonas put i da BKMi 301' +++ +++ ++-н +++

Rhodococcus erythropolis 1339 Д +++ +++ +++ *

йктиномицеты

Streptomyces species 286 +++ - ++ -

Streptomyces species 111 ++ - . + -

Дрожи

Candida sake + - - . -

Candida boidinii + - - -

Candida_gui1lermondi1 + - - -

Rhodotorulla sp- ++ + + -

Pichia polimorfa 139 + - - -

Примечание:"+++"-сильный рост; 'Ч+"-умеренныый рост;

"+"-слабый рост; "-"-отсутствие роста, руемым. К биодеградации ПАЙ способны лишь весьма специфичные микроорганизмы: Bacillus subtilis ВКМ 1742 Д; Pseudomonas putida ВКМ1301; Rhodococcus erythropolis 1339 Д. Период биологической деградации продолжителен и составляет в среднем 60 суток.

Проведенные нами сравнительные испытания с использованием монокультур этих микрооорганизмов и их ассоциации,показали, что консорциум микроорганизмов интенсифицирует процессы деградации ПЛА в среднем на 30-40 '/.(Тые'п.З).

В результате исследования кинетики процессов биодеградации ПАЙ в присутствии нефти, выявлено, что отобранные микроорганизмы-деструкторы способны проявлять высокую биохимическую активность в отношении этих соединений, при их

совместном присутствии, степень деградации исследуемой ас социацией ¡Bacillus subtilis ВКМ 1742 Д + Pseudomonas putida ВКМ 1301 + Rhodococcus erythf-opo 1 is 1339Д, составила: ПАЙ - 60%, нефти - 64 У. (Табл.3).

Таблица 2 -

Биодеградация ПАЙ в жидкой среде микроорганизмами в течение 60 суток (конц. ПАЙ - 0,01% мае)

Варианты опытов Активность дегидрогеназы мг формазана Концентрация ПАА.Х Био- дег- рада- ция, ПАА,%

нач. кон. нач. кон.

l.Ps.pulida 0,03 0.36 0,01 0,007 28

ВКН1301

2.B.subtilis

1742 Д (16) 0,04 0,38 0,01 0,006 32

3.Rh.erythro-

polis 1339Д 0,02 0,2 0,01 0,008 20

4.Ассоциация

бактерий 0,15 0,99' 0..01 0,004 64

5.Контроль

среда без

иннокуляции 0 0,01 0,01 0,01 0

Результаты экспериментов по биодеградации .KMU и нефти, в смеси и отдельно, выявили высокуя активность подобранных штаммов микроорганизмов в отношении этих соединений. Проведенные сравнительные исследования с использованием монокультур Pseudomonas putida ВКН1301; Streptomyces species 28S^^iodococcus erythropolis 1339Д и ассоциации этих трех куль*-'показали, что консорциум микроорганизмов интенсифирует процессы биодеградации КМЦ и нефти в среднем на ЗОИ.

Таблица 3

Биодеградация ПАЙ в присутствии нефти в жидкой среде в течение 60 сутокСПАА-0,1%,нефти-0,05%мас)

Активность Биодег- Б ио дег-

Микроорганизмы дегидрогеназн радация радация

мг формазана ПАА, нефти,

нач. кон. У. У.

1.Ps.putida

ВКМ1301 0,30 0,45 22 41

2.B.subtiliS

1442 Д 0,45 0,60 46 12

3.Rh.erythro-

polis 1339Д 0,65 0,75 23 56

4.Ассоциация

микроорганизмов 0,75 1,40 60 64

5.Контроль

(среда без - - - -

иннокуляции)

Полученные результаты биодеградации КССБ и "Состава УНИ"_ в жидкой среде свидетельстуют о,значительном уменьшении (60-707.) их содержания, в присутствии активных штаммов-деструкторов: Bacillus subtilis ВКМ 1742 Д; Pseudomonas putida BKM1301; Rhodococcus erythropolis 133Э Д. Консорциум этих трех культур интенсифицирует процессы биодеградации в среднем на 40 У..

Поддтверядением вышеизложенного такяе являются

полученные молекулярные массы полимеров в нидкой среде. В результате микробиологического воздействия произошло значительное уменьшение молекулярной массы всех исследованных полимеров. Степень деградации по молекулярной массе KMU и ПАЙ составляет, примерно 100 У. (Табл.4).

Таблица 4

Характеристичекая вязкость КМЦ, ПАЙ и Состава ¡ЩИ до и после биодеградации микроорганизмами

Полимеры Хар.вяз-ть, \ ,дл/г Мол. масса, Мг

контроль после биодеградации контроль после биодеградации

1 .КМЦ Г/.мас 2. ПАА 0,Шас 3.СоставУНИ Г/.мас 8.9 ~ 44,0 3,6 0,18 0,15 0,48 3,4*10* г 2,0*10 1.0 1,6*1 о5

Исследование фититоксичности буровых полимеров ПАЙ и КМЦ и продуктов метаболизма микроорганизмов С,целью оценки фитотоксичности продуктов метаболизма ПАЙ и КМЦ микроорганизмами проводили эксперименты на 3-х суточных проростках кукурузы.

Установлено, что угнетающее влияние !Ш(0,012 мае) и . КМЦ (1% мае) на проростки кукурузы уменьшается по мере их биодеградации, а накапливаемые продукты метаболизма не уг~ неташт рост и развитие проростков (Рис.1). Экспериментальные данные по изменению молекулярной массы ПАЙ и КМЦ, свидетельствуют . о ее значительном уменьшении в обоих случаях. По-видимому, это связано с разрывом полимерной цепочки макромолекулы ПАЙ и КМЦ и выразилось в уменьшении их негативного влияния на проростки растений.

Биодеградации ПАА, КМЦ и нефти в почве Внесение в почву ассоциации микроорганизмов интенсифицирует процессы биодеградации ПАЙ на ЧОИ. При совместном присутствии ПАЙ 0,17. и нефти 0.1% происходит одновременная

Фитоюксическая активность дериватов ПАЙ в жидкой среде Прирост к контроля,Ь,/: 100

80

Б0

40

20

И 16 Рис.1

21 26 31 36

Г. сутки

си

контроль, . рост в рост в среде

рост в дистил- среде с ПАА . с ИАА и мик-

лированной воде без иннокуляции роорганизмами деградация этих соединений, что имеет важное практическое значение, степень деградации ПАА - 462, что выше контрольной (почва без обработки БП) почти & 20 раз, нефти - 69X, что .выше, чем в контроле, в 3 раза(Т.збл. Я).

Однако-, важным с научной и практической точки зрения являлось исследование фитотоксичности промежуточных и конечных продуктов деструкции ПАА и нефти в. почве.

С этой целью проведены эксперименты по изучению влияния ПАА и нефти и продуктов метаболизма на всхожесть семян ячменя Московской линии, который чаще всего используется в физиологии растений в качестве объекта исследований. Пророченные семяна ячменя помещали в образцы почвы, описанные выше, из расчета 0,1 г на 100 г почвы. Результаты исследований после статистической обработки представлены на рис.2.

Таблица 5

Биодеградация ПАЙ и нефти в почве микроорганизмами

Варианты опытов Активность дегидро-геназы.мг. формазана Биодеградации, У.

нач. кон. ПАА нефти

1.ПАА(без обработ) 0,09 0,11 4

2.ПАЙ 0,имас+ БП 0,1 . 0,35 45 -

3.Нефть 1%мас без 0,2 0,25 - 25

м/орг

4.Нефтью мас+ БП 0,4 0,95 - 75

5.ПАЙ 0,1%+нефть 0,0? 0,14 2 23

12мас(без обраб)

6.ПАА О.Шнефть 0,3 0,96 46 69

1Хмас+ БП

?.Контроль 0,12 0,17 -- -

(чистая почва)

В результате исследований выявлено, что предваритель- ' ная обработка почвы суспензией БП значительно снижает угнетающее влияние ПАЯ и нефти на всхожесть семян ячменя,на 40-50*.

Оптимизация состава питательной среды и условий культивирования микроорганизмов-деструкторов нефти

и полимерных реагентов Влияние глюкозы на биодеградацию ПАЙ в жидкой среде.

.С целью интенсификации процессов биодеградации ПАЙ исследовали влияние на ход этого процесса глюкозы, выполняющей роль дополнительного источника углерода и энергии.

Выявлено, что в среде с глюкозой (0,05% мае) и ПАЙ (0, 1% мае) первоначально происходит интенсивная утилизация глюкозы, как более биохимически доступного источника

углерода и энергии (Рис.3). Одновременно с этим титр микробных клеток увеличивается в среднем на два порядка, наибольший прирост микробной численности через 5 суток обнаружен в среде с ассоциацией, увеличение составило четйрв порядка.

Влияние ассоциации микроорганизмов на всхочесть семян яч. еня в почве с ПАЙ (0,1%) и нефтью (0,052)

Н, X

Рис.г *

р^п__1.ПЙА ОЛХмас+БП ОЛХмас без БП

Нефть 1*мас+БП. Нефть 1Хмас без БП

\5.ПЙЙ 0,1Кмас+ 6.ПАЙ 0,1%мас+нефть

нефть 1 У. мас+БП без БП

7.Контроль (чистая почва) Увеличение численности, интенсификация катаболическо-го и ферментного аппарата микроорганизмов приводят, в дальнейшем, к тому, что культуры-деструкторы начинаю! актино использовать для своего роста и метаболизма молекулы ПАЙ. содержащиеся в культуральной жидкости.Об этом свидетельствует уменьшение концентрации ПАЙ в культуральной жидкости через 15 сутоккультивирования во всех вариантах (Рис.3).

Динамика утилизации глюкозы (0,05%мас) и ПАЙ (ОЙмас) в нидкой питательной среде микроорганизмами

1 - Pseudomonas putida BKM 130i, 2 - Bacillus subtilis 1?42 Д (16), 3 - Rhodococcus erythropolis 1339 Д,

4 - Ассоциация бактерий, l';2';3';4' - то не, содержание ПАЙ в культуральной среде

Самая высокая степень деградации ПАЙ обнаружена в среде с ассоциацией микроорганизмов¡Pseudomonas putidaBHMi301 *■ Bacillus subtilis 1742 Д (16) + Rhodococcus erythropolis 1339 Д, и составила 70'/.. Полученные данные свидетельствуют об интенсификации деградации ПАА в присутствии глюкозы в среднем на 30 Z.

Таким образом, для очистки буровых отходов, характеризующихся высоким содержанием ПЙА, можно рекомендовать биопрепарат на основе ассоциации микроорганизмов: Rhodococcus erythropolis iЗЗЭД+Baci 1 Jus subtilis' 1?42Д( 16 J+Pseudomonas putidaBKM1301 ,c дополнительным внесением углеводсодержаще-го сырья. В качестве последнего можно использовать отходы сахарной промышленности: свекловичный аюм, мелассу. . йатематическая модель процесса роста и биодеградации KMUкультурой Streptoayces species 286 Изучено влияние на степень биодеградации НМЦ компонентов питательной среды и условий культивирования штамма-деструктора Streptomyces species 286 .

Известно, что буровые отходы характеризуются сложным многокомпонентным составом, одним из главных факторов, обусловливающих отрицательное влияние отработанных буровых раст-; воров на окружающую среду, является его высокая степень минерализации [Цеметов,1Э94]. Поэтому в качестве первого фактора, влияющего на процесс биодеградации ИМИ культурой-Strepthouyces species 286 использовали, концентрацию NaCl.

В качестве второго фактора использовали концентрацию КМЦ в среде.

Известно, что оптимальными для роста и активности ме-зофильных микроорганизмов являются средние температуры от 25 до 39°С САсонов, 1989].

Для условий Башкортостана продолжительность времени с такими средними температурами воздуха составляет около 2-3 месяцев, среднесуточная температура на почве в летние месяцы года составляет 18-22°С, характерно раннее наступление заморозков на почве до -3- -5t, котрое может наблюдаться уже в первую декаду сентября. Поэтому, с целью выявления температурного предела для роста и активности культуры Strepthomyces species 286 в качестве третьего фактора использовали температуру культивирования t,?C.

Таким образом, в качестве базового уровня были выбраны следующие значения входных параметров: [NaCl] Х2=1 и 3% .и 1КМЦ] XI = 0,1 и V/. (по массе), тедпература культивирования Х3=20 и 40°С. В качестве выходного параметра 9 взята биомасса микроорганизмов. В результате расчета получено следующее уравнение регрессии:

у = 3.94 - 0.03X1 + 0.3X2 - 0,64X3 + 0,82X1X2 + 0,17X1X3 -

- 0,33X2X3 - 0,.66X1X2X3.

Из которого следует, что существенное вляние на выход биомассы оказывают темпепратура культивирования и концентрация NaCl в среде, концентрация КМЦ в среде существенного влияния на процесс не оказывает. Из чего можно сделать вывод: эффективность применения биопрепарата, на основе культуры Streptomyces spesies 286 увеличится на 20-302, если

OÖpdÖQ'I'KU приводить Г.рИ К0НЦЙ11 грации КЫЦ в оуроьых отходах 4-Я% и NaCl 3-3,5% при температуре 15~45°С.

С целью снижения рыночной стоимости биопрепарата "Ро-дотрин"на с нове нвфтеонисляющих бактерий Rhodococcus егу-thropoIis 1339 Д целесообразно применение в его составе в качестве источника факторов роста - биотрина, интенсифицирующего биодеградацию углеводородов на 40-452 и имеющего низкую стоимость и доступность.

ОПиТНО—ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ И БИОПРЕПАРАТА "Р0Д0ТРИН" Д(1Я ЛИКВИДАЦИИ НЕФТЯНЫХ

ЗАГРЯЗНЕНИИ И БУРОВЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ДОБАВОК Приценение биопрепарата"Ридотрин", содержащего Rhodococcus erythropolis 1339 Д для утилизации нефтяных шламов в НГД9"Туйыазанефть"(Башкортостан) позволило достичь высокий степени очистки прибрежного амбарного грунта, где содержание. углеводородов уменьшилось на 68-70 7., тяжелых фракций нефти, асфальтосмолистых веществ - на 20-22% и парафинов на 25%.

Разработанный биопрепарат, на основе ассоциации^1^о-coccus erythropolis 1339 fl+Streptorav!-es _species 286 + Pseudomonas putida BHM 1301, применен для очистки почвы, загрязненной НМЦ и нефтью на опытним полигоне по утилизации неф-тешламов в НГД9"Южарланнефть", Башкортостан. Расход суспензии биопрепарата составил 2,5 л/м^,титр - не менее К^кл/мл. Общая площадь обработки биопрепаратом со:тавила более 100м* В результате применения биопрепарата, достигнута высокая степень очистки почвы,около 752. Таким образом, применение штамма Rhodococcus erythropolisl339 Д в ассоциации с культурами Streptomyces species 286 и Pseudomonas putida ЬКМ 1301, позволило гораздо расширить спектр действия биопрепарата и использовать его не только для утилизации нефтяных загрязнений, но и для очистки буроьых отходов, где кроме углеводородов нефти присутствуют и полимерные добавки.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. Отобраны высокоактивные штаммы-деструкторы полимер-

ных добавок в буровой раствор и нефти:Шюс)ососсиз erythro-polis 1339 Д; Streptorayces specles 236; Pseudomonas putida BKM 1301:Васi1lus subtilis В-1742СД).

2. Изучена кинетика процессов биодеградации ПАА, КМЦ, КССБ,"Состава УНЙ" и нефти в жидкой минеральной среде и в почве. Показано, что отобранные штаммы микроорганизмов уменьшают молекулярную массу этих соединений на 100 У..

3.Показано; что добавки глюкозы в качестве косубстрата интенсифицирует процессы биодеградации ПАЙ на 15-20 У..

4. Проведена оценка фитотоксичности продуктов биодегрз--дации ПАЙ и КМЦ. Показано, что угнетающее влияние буровых полимеров уменьшается по мере их деградации микроорганизмами, а накапливаемые продукты метаболизма не фитотоксичны.

5. Разработаны составы биопрепаратов для очистки буровых отходов от нефти и полимерных добавок в буровой раствор.Выявлено, что ассоциация микроорганизмов значительно интенсифицирует процессы биодеградации полимерных буровых добавок, ее эффективность на 40-45 У. выше, чем активность индивидуальных культур.

6. Получена математическая модель процесса биодеградации КМЦ культурой Streptomyces species '206. Установлено, что эффективность применения биопрепарата на основе этого штамма увеличится на 20-30 У., если его применять при температуре 15-45°С и концентрации NaCl не более 3-3,52 мае.

Показано, что добавки биотрина значительно увеличивают эффективность применения биопреп.>?ата и снижают его рыночную стоимость.

7. Проведены опытно-промышленные испытания биопрепаратов для очистки буровых отходов и нефтяных шламов.

Применение биопрепарата, содержащего ассоциации трех микроорганизмов: Rhodococcus erythropolis 1339 Д + Streptomyces sppeies 286 + Pseudomonas putida BKM 1301,- позволило достичь высокой степени очистки почвы от KML' и нефти в течение одного гегетационного периода, степень деградации которых составила 75-802

-20В результате применения биопрепарата'Родотрин", содержащего Rhoaococcus erythr opol is 1339 Д для утилизац: и 'нефтяных шламов в НГДУ'Туймазанефть", Башкортостан, достигнута эффективная очистка npuüaesaürjL амбарного грунта и утилизированы нефтяные шлаь.ы на 68-70 У..

ОСНОВНЫЕ ГОЛОШЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Киреева H.A., Усманова-Гатауллина З.М. Некоторые пути интенсификации очистки почвы от углеводородов нефти // Тез.докл.респуб.конф., посвященной современным проблемам синтеза биологически активных веществ и биотехнологий. - Уфа, 1990. - С.20.

2. Гатауллина Э.М., Пермякова O.A. Изучение биодеградации карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в жидкой минеральной среде. // Тез.докл.научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (XXXXU). - Уфа, 1994. - С. 203.

3. Гатуллина З.М., Кутьина Л.В., Ягафарова Г.Г.Биоочистка почвы от полимерных добавок в буровой-раствор // Тез.докл. науч.-техн.конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (XXXXUI). ■ Уфа, 1995-. - С.186.

4. Гатауллина З.Й., йбызгильдина И.Ю., ГафуроваР.Р., Ягафа-рова Г.Г. Исследования влияния на рост нефтеокисляющего штамма хлористого натрия, температуры и количества нефти. // Тез,докл.научн.техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых(XXXXUI). - Уфа, 1335 . - С.173,

Ь. Гатауллина З.М., Ягафарова Г.Г., йбызгильдина М.й. Оптимизация состава питательной среды для Streptomyces species 286 методом математического планирования эксперимента. // Тез.докл. научн.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых(XXXXUI1). - Уфа, 1996. - С.173.

6. Ягафарова Г.Г., Гатауллина З.М. Испытания биопрепарата "Родотрин" для ликвидации нефтяных загрязнений//Башкир-ский химический журнал. -1995. -Т.2. - N 3-4. - С.69-/0.

7. ЯгафароваГ.Г., Гатауллина З.М. Применение микроорганизмов для биодеградации полимерных добавок в буровой раствор,/Тез .докл.Восьмой Международной конф. по химическим реактивам "Реактив-95", 28-30 июня 1935г. - Уфа"Реактив",

1995. - С.150.

8. Ягафарова Г.П., Мавлютов М.Р., Спивак Й.И., Гатауллина З.М, Применение нового биопрепарата "Родотрин" для очистки почвы от нефти и нефтепродуктов// Тез.докл.Всероссийской научн.-техн.конф., посвящ.проблемам нефтегазового комплекса России 16-1? нояб. 1995г.- Уфа,1395. С.20?.

9. Ягафарова Г.Г., Мавлютов М.Р., Спивак ft,И., Гатауллина З.М. Биотехнология очистки буровых отходов от нефти и полимерных добавок в буровой раствор /Нефтян. хоз., N 4,

1996, с;'45-46. : ■

10. Ягафарова Г.Г., Мавлютов М.Р., Гатауллина З.М. и др. // Тез.докл. Девятой Всероссийской конф. по химическим реактивам "Реактив -.-96". "Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннакной химии", 1-5 октября 1996г. -Уфа - Краснодар. 1996.

20.11,96, Зак 222-80 ;РГО ИК <ЖШ. .Ьскодсйси.Ч пр. 2(5