HU202904B - Eljárás talajkondícionáló szer előállítására, szénhidrogén származékokkal szennyezett, nehézfém vegyületeket tartalmazó vizek és/vagy iszapok mikrobiológiai kezelése révén - Google Patents

Abstract

A bejelentés tárgya talajkondicionáló szer előállítása szénhidrogén származékokat és nehézfém vegyületeket tartalmazó vizek és/vagy iszapok mikrobiológiai kezelése révén oly módon, hogy a szennyezett anyagot szerves trágyával keverik, majd az e célra kitenyésztett, nehézfémekkel szemben rezisztens kevert starter-kultúrával beoltják és mikrobiológiai degradációnak vetik alá és a kapott talajkondicionáló szert a termőtalajjal keverik.

Description

A bejelentés tárgya eljárás talajkondicionáló szer előállítására szénhidrogén származékokkal és nehézfém vegyületeket tartalmazó - különösen gépjavító üzemeknél-, szervizeknél-, mosóknál keletkező - vizek és/vagy iszapok mikrobiológiai kezelése révén, amikor a szennyezett vizet és/vagy iszapot a komposztálással egy időben nehézfém tűrő kevert tenyészetből készült starter-kultúrával beoltjuk és a szénhidrogén tartalmat mikrobiológiai degradációval megszüntetjük.

A gyors civilizálódásnak, valamint a technika rohamos fejlődésének nemkívánatos melléktermékét jelentik a veszélyes hulladékok, amelyek ha időben nem védekezünk ellenük, megkérdőjelezik az emberiség jövőjét. Különösen sok gondot okoznak a különféle szénhidrogén származékok, amelyek gépjármű üzemek, szervizek, mosók olajos szennyvizével, illetőleg olajos iszapjával kerülnek ki a környezetbe és elhelyezésük, illetőleg ártalmatlanításuk komoly környezetvédelmi problémát jelent. A problémát tetézi az a tény, hogy a gépjavító üzemeknél elsősorban fáradt olaj (kenőolaj) jelentkezik, mint szennyező ágens, ami összetételénél és nehézfém tartalmánál fogva csak nehezen biodegradálható, ezért permanens veszélyt jelent a környezetre nézve.

A környezetbe kerülő szénhidrogén szennyezések tulajdonságaival és káros hatásával kapcsolatban megállapítást nyert, hogy az olaj mutagén, karcinogén és növekedést gátló anyagokat tartalmaz és bizonyos frakciók már igen kis mennyiségben is (50-100 mg/liter) elpusztítják az algákat és sok szervezet juvenilis formáját. Kimutatták, hogy a szénhidrogének a mikrobák kemotaxisának gátlása révén akadályozzák a szervesanyag lebontását és negatív hatást gyakorolnak a vízi és a szárazföldi ökoszisztémákra. [Chet, I. and Mitchel, R. (1976): Natúré, 261, 308-309].

A talajba vagy a vízbe kerülő szénhidrogének természetes körülmények között csak lassan bomlanak el. Ennek oka abban keresendő, hogy a szénhidrogénbontó szervezetek normális körülmények között csak korlátozott mennyiségben fordulnak elő a környezetben, szaporodásuk bizonyos feltételekhez kötött (mint például megfelelő hőmérséklet, nedvesség tápanyagellátottság, stb.) ezért annak, hogy ezek a szervezetek a szénhidrogén-szennyezés intenzív bontásához szükséges mennyiségben elszaporodjanak, csak nagyon kicsi a valószínűsége.

Ez a felismerés képezi a 181 558, 181 566 és 181 817 lajstromszámú szabadalmak alapját, melyeknek lényege, hogy a speciális olajbontó szervezetekből összeállított mikrobaegyüttest, mesterséges körülmények között, tömegméretben elszaporítják és akkor juttatják ki a szennyezett környezetbe, amikor a tevékenységükhöz szükséges feltételek optimálisak és így a környezetbe juttatott nagytömegű mikroba intenzív tevékenysége a környezetre ártalmas szénhidrogének gyors, 80-90%-os biodegradációját eredményezi.

A fenti szabadalmak szerinti eljárás alkalmazásának két lényeges korlátozó tényezője van. A szabadalmak alkalmazásának korlátot szab egyrészt az a tény, hogy a mikrobák optimális működéséhez szükséges feltéte2 lek természetes körülmények között csak nehezen biztosíthatók, így a késő őszi, téli és kora tavaszi időszakban uralkodó alacsony hőmérséklet a mikrobák tevékenységét korlátozza, ennél fogva a szénhidrogének biodegradációja lelassul, vagy leáll. A másik korlátozó tényező, hogy az említett szabadalmak elsősorban „Haváriák” esetében jelentkező ásványolaj és gázolaj szennyezések felszámolására kerültek kidolgozásra. A feladatnak megfelelően kerültek kialakításra az oltáshoz felhasznált starter-kultúra szevezetei is. A gépjavító üzemeknél azonban főleg fáradt-olaj jelentkezik szennyező ágensként, ami mind összetételében, mind pedig nehézfém tartalmában jelentősen eltér az előbb említett két olajféleségtől. A biodegradáció szempontjából különösen nagy jelentősége van a kenőolaj nehézfém (Pb, Cd, Cr, Mo, stb.) tartalmának, ami enziminhibitorként gátló hatást fejt ki a mikrobák - így a szabadalmakban szereplő olajbontó szervezetek - szaporodására és lebontó tevékenységére.

Az olajos hulladékok komposztálással történő ártalmatlanításával kapcsolatban utalni kell a 192 591 ljsz. magyar szabadalomra („PTR-SYSTEM”: Palásthy és munkatársai, 1986.), melynek lényege, hogy az olajos iszapot megfelelő adalékanyaggal - amely műtrágyából, riolittufa őrleményből és tejporból áll - kiegészítve szarvasmarhatrágyával, alkalmas módon, összekeverve komposztálja. Ilyen formán azonban hat hónap alatt, csak mintegy 40%-os olajcsökkenést tud felmutatni és ennek realitása is erősen megkérdőjelezhető. A rossz hatásfok oka részben abban keresendő, hogy az olajbontó szervezetek száma a trágyában alacsony, ami érthető is, hiszen a trágyában található mikrobák túlnyomó részben az állati béltraktusból származnak. Az olajbontó képesség plazmidhoz kötött tulajdonság, amit a mikrobák genetikai történés eredményeként megszerezhetnek, de el is veszíthetik azt. Mivel a szarvasmarha bélcsatomájából származó mikrobák genetikai történés eredményeként megszrezhetnek, de el is veszíthetik azt. Mivel a szarvasmarha bélcsatomájából származó mikrobák olajjal nem találkoztak, ott olajbontó szervezetek nem is szelektálódhatnak. így bár a trágyához adott tejpor a trágyában lévő mikrobák nagyfokú elszaporodását eredményezi, a szénhidrogén-bontó szervezetek hiánya, illetőleg alacsony száma miatt a szénhidrogén-bontás alacsony intenzitása érthető. A tejpor adagolása a szénhidrogén-bontás szempontjából egyenesen hátrányos, hiszen az a kevés olajbontó mikroba, ami valamilyen módon bekerülhetett a szarvasmarhatrágyába, a nehezen bontható olaj helyett szénforrásként inkább a tejporban található könnyen lebontható szénvegyületeket használja fel.

Hasonlóképpen a spontán lebontásra bízza a környezetszennyező olajos közeg sorsát a 174 531 ljsz. szabadalom (Kránitz és munkatársai, 1980.), melynek lényege, hogy a környezeti szempontból veszélyes olajos iszapot talajjavító céllal, megfelelő agrotechnika alkalmazása mellett, gyönge minőségű laza, homokos, valamint kötött agyagos talajok felszíni rétegében helyezi el, ahol az olaj 50-80%-a tavasztól őszig lebomlik.

HU 202 904 A

Hogy az említett eljárások korlátáit feloldjuk, új eljárást dolgoztunk ki. Mindenekelőtt sikerült egy, a nehézfémekkel szemben rezisztens, olajbontó tenyészetet izolálnunk, amely képes a volt különböző kenőolajféleségek lebontására is. Az olajban lévő nehézfémek nem gyakorolnak gátló hatást anyagcseréjükre és így az olaj biodegradációja nehézfémek jelenlétében is zavartalanul végbemehet. A nehézfémek lekötésére olyan nagy felületű őrleményt (adszorbens) alkalmazunk, amely zárt kristályszerkezettel rendelkezik és folyadékból azokat kristályszerkezetükbe végérvényesen be tudja zárni. További problémát jelentett a biodegradáció gyors és eredményes lefolytatásához szükséges környezeti tényező, pl. konstans hőmérséklet biztosítása, az időjárástól, évszakoktól lényegesen függetlenített, külön energiaforrást nem igénylő technológiai folyamat megvalósítása. Ezt úgy oldottuk meg, hogy a nehézfém - rezisztens olaj - bontó szervezetek alkalmazását kombináljuk a mezőgazdasági gyakorlatban ismert komposztálási eljárással és így, mivel a komposztálás során keletkező hővel a hőmérsékleti korlátokat feloldottuk, az olajbontó szervezetek működését minden; így a téli időszakban is biztosítottuk.

A találmányunk szerinti eljárás kidolgozása során olyan mikroszervezeteket izoláltunk, amelyek kevert tenyészetben képesek az előbbiekben említett nehéz olajféleségek (kenőolaj) lebontására is. Az olajbontó képesség mellett a törzs nehézfémekkel szemben is nagyfokú rezisztenciát mutat, ami, mivel az említett olajféleségek nehézfém-vegyületeket is tartalmaznak, a lebontás szempontjából elsőrendű fontosságú. A starter-kultúra előállításához használt kevert tenyészetet, amely az „OILDEG” 880 608 jelzést kapta és amely tenyészet letéti száma NCAIM B(P) 001070, három domináns - nehézfémekkel szemben rezisztens - szervezetet tartalmaz. Ezek a következők: Pseudomonas fluorescenc, Pseudomonas sp. (UFP. Ι-ΙΠ biocsoport) Pediococcus sp. (Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas sp.: Pediococcus sp-70%:30%). A tenyészet 5-50 °C hőmérsékleti és 5,0-8,0 pH értékek között képes a nehézfém vegyületekkel szennyezett olajok biodegradálására.

A találmány szerinti megoldás, eljárás talajkondicionáló szer előállítására szénhidrogén származékokat és nehézfém vegyületeket tartalmazó- különösen gépjavító üzemeknél-, szervizeknél-, mosóknál keletkező - vizek és/vagy iszapok szervestrágyával képzett rétegelés és szervetlen tápanyag adagolása melletti mikrobiológiai kezelése révén oly módon, hogy a szénhidrogénekkel szennyezett iszap 5-10-szeresét képező szervestrágyából vagy növényi hulladékot is tartalmazó szerves anyagból először egy 80-100 cm magasságú alapot készítünk, erre 5-15 cm rétegvastagságban a szennyezett anyagot rétegezzük, amelyhez előzetesen a szénhidrogénekkel szennyezett anyagra számított max. 0,1 m%, azaz 1 kg/m² mennyiségben nagyfelületű őrleményt (adszorbens) és a szervetlen tápanyagként nitrogén hatóanyagból 7 g/m², foszfor hatóanyagból 3 g/m² kálium hatóanyagból 5 g/m²

8 mennyiséget keverünk, majd erre 10 -10 sejt/ml csíraszámú, három domináns - nehézfémekkel szemben rezisztens - (Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas sp., Pediococcus sp.) törzsből álló szénhidrogén bontó starter kultúrát (amelynek letéti száma NCAIM B(P) 001070) tartalmazó vizes oldatot 3-5 liter/m² menynyiségben juttatunk ki, majd erre 50-60 cm-es trágya vagy szervesanyag fedés után ismét 5-15 cm rétegvastagságban a szennyezett anyagot rétegezzük, amelyhez hozzáadjuk az adalékanyagokat az első rétegvastagságban részletezett szerint és ennek felületére 30-40 cm-es trágya vagy szervesanyag takarást végzünk. Szükség esetén az így keletkezett komposztprizma nedvességtartalmát 70-80% közé állítjuk be vízpótlással, majd 3 hónapig hagyjuk komposztálódni.

A komposztálást úgy is végezhetjük, hogy szerves trágyából (szarvasmarha, ló, sertés, juh, baromfi, nyúl) vagy adott esetben szerves-trágya mellett növényi szerves hulladékokból, az ártalmatlanítandó olajos iszap mennyiségétől függő méretben, 80-100 cm magasságú alapot készítünk, melynek nedvességtartalmát vízzel (figyelembe véve az olajos iszap víztartalmát is)75-80%-ra állítjuk be. A kialakított trágyarétegre helyezzük el 10 cm vastagságban az ártalmatlanításra szánt olajos iszapot, amit megfelelő mennyiségű NPKval és, a nehézfém rögzítése céljából, négyzetméterenként 1 kg nehézfémkötőanyaggal egészítünk ki (adszorbens őrlemény). Ez után következik a fermentorban elszaporított olajbontó starter-kultúrával történő oltás. A 1O⁷-1O⁸ sejt/ml csíraszámú starter-kultúrából 3-5 liter/négyzetméter mennyiséget egyenletesen kijuttatunk az iszap felületére. Ez után egy újabb 50 cmes trágyaréteget helyezünk el az iszapréteg fölé, majd erre újabb iszapréteg kerül 10 cm-es vastagságban és megismételjük az adalékanyagokkal, valamint a starter-kultúrával történő kezelést. A trágyaszarvast végezetül egy 30-40 cm vastagságú trágyaréteggel zárjuk le.

A találmányunk szerinti megoldás előnye a 192 591 ljsz. szabadalommal szemben, hogy eljárásunk nem tartalmaz tejport és így, mivel könnyen fellelhető szénforrás nem áll rendelkezésre, az olajhasznosító starterkultúra szervezetei szaporodásukhoz kénytelenek a szennyezett vízben vagy az iszapban lévő szénhidrogéneket felhasználni, ellentétben a 192 591 ljsz. magyar szabadalommal, ahol elsősorban (vagy kizárólag!) a könnyen felhasználható tejpor lebontása megy végbe. További lényeges előnye eljárásunknak, hogy az alkalmazott adszorbens (nehézfémkötőanyag) az olajszennyezésben lévő nehézfém tartalmát rögzíti, ami ilyen formán, mobilitását elvesztve, a későbbeik során nem terheli a talajt.

A megelőző szabadalmakkal szemben különös előnye az eljárásnak, hogy az alkalmazott starter-kultúra szervezetei a nehézfémekkel szemben nagyfokú rezisztenciát mutatnak, olyan feltételek mellett is működnek, ahol a nehézfémekkel szemben szenzitív szervezetek tevékenysége gátolt és így három hónap alatt 90%-os olajlebontás érhető el míg az egyéb eljárásoknál a 40%-os olajlebontás 6 hónap alatt következik be.

HU 202 904 A

További előnye az eljárásnak, hogy az „OBLDEG” 880 608 szervezetei kizárólag fakultatív anaerob szervezetekből állnak, amelyek kommenzalista együttműködés keretében, aerob és anaerob körülmények között egyaránt képesek az olaj biodegradációjára.

További előnyként jelentkezik, hogy az előállított kondicionáló szerrel a talajba juttatott elszaporított mikroszervezetek a növényi kórokozó gombákkal szemben antagonista tulajdonságúak, így a növény rizoszférájában nagyfokú védelmet biztosítanak.

1. példa «4 m-es szarvast készítünk a már leírt technológia szerint, melynek anyagszükséglete: 37,5 köbméter szervestrágya, 5 köbméter nehézfém vegyülettel szennyezett olajos iszap, 25 kg „Filtron-2” (nehézfémkötőanyag), 75-125 liter starter-kultúra, 175 g N-hatóanyag, 75 g P2O5,125 g K2O. A komposztprizma átlag nedvességtartama 78% volt. A komposztálódási idő 3 hónap.

2. példa

Mindenben az 1. példa szerint járunk el és a készített 10*10 m-es szarvas anyagszükséglete: 150 köbméter szervestrágya, 20 köbméter olajos iszap, 100 kg „Filtron-2” (nehézfémkötőanyag), 300-500 liter starter-kultúra, 700 g N-hatóanyag, 300 g P2O5, 500 g K2O. A komposztprizma nedvességtartama 73% volt, pH 6,5. A komposztálódási idő 3 hónap.

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás talajkondicionáló szer előállítására szénhidrogén származékokat és nehézfémvegyületeket tartalmazó - különösen gépjavítóüzemeknél-, szervizeknél-, mosóknál keletkező - vizek és/vagy iszapok szervestrágyával képezett rétegelés és szervetlen tápanyag adagolása melletti mikrobiológiai kezelése révén, azzal jellemezve, hogy a szennyezett iszap 5-10-szeresét képező szerves trágyából vagy növényi hulladékot is tartalmazó szerves anyagból először egy 80-100 cm magasságú alapot készítünk, erre 5-15 cm rétegvastagságban szénhidrogénnel szennyezett anyagot rétegezünk, amelyhez előzetesen e szennyezett anyagra számított max.0,1 m%, azaz 1 kg/m² mennyiségben nagyfelületű adszorbens őrleményt és szervetlen tápanyagként nitrogén hatóanyagból 7 g/m², foszfor hatóanyagból 3 g/m², kálium hatóanyagból 5 g/m² mennyiséget keverünk, majd erre ΙΟ⁷—10⁸ sejt/ml csíraszámú három domináns - nehézfémekkel szemben rezisztens - (Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas sp., Pediococcus sp.) törzsből álló szénhidrogén-bontó starter- kultúrát (melynek letéti száma: NCAIM B(P) 001070) tartalmazó vizes oldatot juttatunk 3-5 liter/m² mennyiségben erre 50-60 cm-es szervestrágya fedés után újabb 5-15 cm rétegvastagságban szénhidrogénnel szennyezett anyagot rétegezőnk, melyhez hozzákevertünk 0,1 m%, azaz 1 kg/m² adszorbens őrleményt és szervetlen tápanyagként nitrogén hatóanyagból 7 g/m², foszfor hatóanyagból 3 g/m², kálium hatóanyagból 5 g/m² mennyiséget, majd erre a fenti ΙΟ⁷—10⁸ sejt/ml csíraszámú szénhidrogén-bontó starter-kultúrát tartalmazó vizes oldatot juttatjuk ki 35 liter/m²-t, ezután 30-40 cm-es trágya vagy szervesanyag takarást végzünk, miközben szükség esetén vízpótlással a komposztprizma nedvességtartalmát 7080% közé állítjuk be és 3 hónapig hagyjuk komposztálódni.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy szervestrágyaként szarvasmarha- és/vagy ló-, és/vagy sertés-, és/vagy birka-, és/vagy baromfitrágyát használunk.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a komposztálást 5-8 pH és 5-50 °C hőmérsékleti intervallumban végezzük.

   Kiadja az Országos Találmányi Hivatal, Budapest A kiadásért felel: dr. Szvoboda Gabriella osztályvezető