Переработка нефтешлама с использованием HC-zyme

ООО НПИК "Зирка" совместно с ООО "Днепровская ассоциация-К" разработана и испытана технология для переработки нефтешлама и устранения последствий от пролива нефти и нефтепродуктов с восстановлением первоначальной структуры грунта с помощью внесения ферментных препаратов.

Технология представляет собой сложную безбактериальную композицию органических веществ HC-zyme, не содержит ни бактерий, ни созданных с помощью генной инженерии микробов, а всего лишь стимулирует естественно обитающих в среде бактерий к разрушению этих веществ которой обрабатывается. Изначально разрабатывался для увеличения возможностей биологического восстановления почвы и воды, загрязненных самыми разнообразными нефтепродуктами.

Технология использования HC-zyme очень проста и сводится к распылению или разбрызгиванию раствора концентрата на обрабатываемые поверхности.

Переработка нефтешлама с использованием  HC-zyme

Испытания, проведенные в Киевском институте пищевых технологий в лабораторных условиях, подтвердили, что продуктом HC-zyme, нефтешлам разлагается без возникновения токсических побочных продуктов, и приводит к снижению концентраций нефтяных составляющих ниже нормативного уровня. Окончательной мерой успеха при испытаниях стало быстрое прорастание тровянного покрова на переработанном нефтешламе. Для чего переработанный нефтешлам был до посева дополнительно обработан агроферментом AG-zyme.

Одного литра концентрата HC-zyme достаточно для полной переработки приблизительно 1,6 кубических метров нефтешлама.

Переработка нефтешлама с использованием HC-zyme

 

Переработка нефтешлама с использованием HC-zyme. НПЗ фотографии 2 блок

Механизм действия НС-zyme

В нефтешламе присутствует сложное микробиологическое сообщество до некоторой степени способное разлагать разнообразные загрязнители на основе нефти, превращая их в нетоксические формы. В природе существуют различные микроскопические формы (т.е. бактерии, дрожжевые грибки, плесневые грибки и т.д.), которые обладают способностью биологического разложения многих нефтепродуктов, вредных для окружающей среды. Эти микробы обладают способностью производить внеклеточные ферменты, приводящие к расщеплению сложных нефтяных соединений, что ведет к трансформации их в источники питания для их роста и размножения самих микробов. Этот процесс продолжается до тех пор, пока все источники питания не будут разложены на двуокись углерода (CO2), воду (H2O) и биомассу (жирные кислоты, которые служат в качестве источников питания других микроорганизмов).

Биологическое разложение сложных смесей на нефтяной основе может совершаться как в богатой кислородом (аэробной), так и в бедной кислородом (анаэробной) среде. Аэробная минерализация загрязнителей происходит гораздо быстрее и более полно, чем анаэробный процесс. В нефтешламе, лишь небольшой процент общей бактериальной популяции способен утилизировать эти смеси в качестве источников пищи для получения энергии и роста. Эта ограниченная бактериальная популяция в сочетании с недостатком стимулирующих факторов является препятствием, ограничивающим действенность биологического восстановления, т. к. процесс может затянуться на десятилетия и нет гарантии в успехе. При использовании стимуляции продуктом HC-zyme микробы, потребляющие в пищу нефтяные продукты, становятся главными в биологической цепи и увеличивают свою численность без какого-либо изменения своих свойств.

Действие продукта HC-zyme представляет собой трехступенчатый процесс, направленный на усиление биологической переработки нефтешлама.

На первой стадии, естественно обитающие в нефтешламе бактериальные популяции, получают стимуляцию благодаря HC-zyme стимулятору. В то же самое время содержащиеся в HC-zyme биологически усвояемые ферменты (природные катализаторы) расщепляют «тяжёлые» углеводородные соединения на более - удобоваримые фрагменты. Присутствие продуктов расщепления стимулирует естественно обитающих бактерии “переключиться” и начать поглощать разбитые углеводороды.

На второй стадии обычная, но увеличившаяся в численности, бактериальная популяция подвергается действию естественного отбора. Бактериям, способным к утилизации углеводородных соединений в качестве “источника питания”, как раз и предоставляется такой богатый источник удобоваримых соединений для продолжения роста.

На третьей стадии, HC-zyme вносится через равные интервалы времени, для того, чтобы непрерывно стимулировать селективный рост бактерий, поглощающих углеводороды, и обеспечить достаточное количество ферментов, расщепляющих «тяжёлые» углеводородные соединения  для последующего усвоения бактериями. Благодаря добавлению HC-zyme стимуляторов на этой стадии, нормальное гауссовское убывание бактериальных популяций сходит на нет до тех пор, пока не будет расщеплен весь остающийся запас углеводородов. Когда углеводороды полностью будут ликвидированы, популяция бактерий, поглощающих нефть, быстро убывает до своего естественного уровня.

Рост бактерий. Поскольку бактерии способны к утилизации углеводородов нефтяного происхождения как источника энергии, они преимущественно утилизируют простые сахара (глюкозу) с целью быстрого роста и получения энергии. Другие факторы роста, в которых нуждаются некоторые микробы, включают в себя аминокислоты, пурины и пиримидины. HC-zyme обеспечивает богатый источник этих простых сахаров, аминокислот и других, связанных с ними факторов роста. Когда глюкоза как энергетический источник истощён, те микробы, которые способны к утилизации углеводородов для своего роста, получают естественное преимущество, и их абсолютная, а также относительная численность возрастает лавинообразно. Фаза роста микробов характеризуется начальным фазовым запаздыванием, пока развивается фаза ДНК и ферментов. Внеклеточные ферменты, необходимые для расщепления органических молекул, чтобы обеспечить рост микробов, легко доступны в HC-zyme, тем самым, сокращая фазу запаздывания. Как только основные требования для производства ферментов и ДНК оказываются обеспеченными, микробы вступают в фазу экспоненциального роста. Во время этой фазы быстрого роста микробы особенно чувствительны к неблагоприятным условиям, и поэтому присутствие HC-zyme идет им на пользу. Благодаря непрерывному добавлению свежих питательных веществ, рост микробов поддерживается на протяжении всей фазы экспоненциального роста. Вот почему необходимо вносить HC-zyme дозами, так сказать, импульсно, и вот почему так важно содержание кислорода (аэробность процесса), водного насыщения и активности микробов.

Внесение ферментов

HC-zyme обеспечивает богатую смесь внеклеточных ферментов, способных инициировать и катализировать расщепление широкого спектра разнообразных нефтяных соединений. Внеклеточные ферменты, инициализирующие метаболический (окислительный) процесс, направленный на биологическое разложение углеводородных соединений, производятся некоторыми микробами. На первой стадии такого окисления эти внеклеточные ферменты мгновенно расщепляют два углеродных звена из насыщенных углеводородных цепей, типичных для большинства нефтяных соединений. После этого преобразованная молекула нефти освобождается ферментом, который в свою очередь оказывается свободным, чтобы вступить в реакцию с другими молекулами нефтяного соединения. Эти два углеродных звена, полученные в результате расщепления молекул нефтяного соединения, поглощаются микробом в ходе его метаболического процесса. Микроб “считывает” происхождение источника питания, и изменяет производство собственного фермента таким образом, чтобы непосредственно сосредоточиться на идентифицированном источнике пищи (в данном случае – на молекулу нефтяного соединения). Это и называется “внесением фермента”. Такое внесение фермента в расширенное сообщество нефтешламовых бактерий приводит в результате к экспоненциальному росту популяции нефтяных бактерий.

Попутный метаболизм и вторичная активность субстрата

Далее, HC-zyme интенсифицирует процесс очистки благодаря попутному метаболизму и вторичной активности субстрата. Расщепление в результате вторичного метаболизма происходит в результате того, что соединения других видов оказываются в присутствии высокоэнергетического метаболического поля, созданного HC-zyme. Ферменты, выработанные в процессе метаболизма углеводородных соединений, способны изменить органические соединения (речь идёт о любых других соединениях, находящихся в нефтешламе) и преобразовать их в более легко окисляемые и нетоксичные формы, которые затем могут усваиваться и подвергаться химическим превращениям в результате деятельности сообщества микробов. По мере того, как концентрация углеводородов нефтешлама, против которых направлена работа HC-zyme, падает ниже некоторой критической концентрации, уменьшается и популяция микробов, а реакция замедляется или полностью прекращается. Этим объясняется, почему большинство операций, например, по биологической очистке почвы от выбросов нефти становятся неэффективными по мере того, как концентрации нефтяных соединений уменьшаются. Поддерживая обильную популяцию микробов источниками углерода и пищи, поставляемыми HC-zyme, даже малые остатки углеводородных смесей продолжают подвергаться метаболизму до очень малых концентраций.

Мобилизация углеводородных соединений для улучшения деятельности микробов

HC-zyme содержит биологически расщепляемые биоэмульгаторы. Биоэмульгаторы расщепляют микроскопические комки нефтешлама на более мелкие частицы, тем самым увеличивая площадь поверхности их и усиливая эффективность деятельности микробов. Действие ПАВ, кроме того, позволяет питательным веществам, содержащимся в HC-zyme, более свободно перемещаться в порах почвы.

Инженерное руководство процессом биовосстановления

Нормальными условиями по переработки нефтешлама с HC-zyme это - еженедельный импульсный режим при аэробных условиях. Вода является критическим фактором для метаболической активности (рост и воспроизводство) сообщества микробов. Поскольку большая часть процесса разрушения нефтешлама выполняется бактериями, которые для своего метаболического процесса используют кислород, необходимо, чтобы кислород был в достаточных количествах, что достигается перемешиванием при очередном внесении фермента, а при необходимости и в промежутках. В экстренных случаях во вводимый раствор может быть добавлена небольшая доза перекиси водорода. Перемешивание необходимо применять с целью обращения процесса переработки в наиболее аэробный, что благоприятно сказывается на жизнедеятельности бактерий, участвующих в процессе переработки.