Способ селекции ассоциаций микроорганизмов-деструкторов

 

Изобретение относится к микро биологической очистке сточных вод и касается получения ассоциаций микроорганизмов-деструкторов токсических веществ, предназначенных для очистки многокомпонентных и высококонцентрированных сточных вод. Целью изобретения являе гся увеличение деструктивной активности и расширение функциональных возможностей ассоциаций и их устойчивости к нагрузкам по токсическим веществам. Способ заключается в том, что образец субстрата помещают в питательную среду с токсическими веществами и проводят периодическое культивирование содержащихся в нем микроорганизмов до отчетливо регистрируемой убыли наиболее стойкого к биодеградации токсиканта, после чего в среду вводят носитель для аутоиммобилизации микроорганизмов и начинают повышать концентрацию токсических веществ по мере 50%-ного разрушения наиболее стойкого из них, пока деструктивная активность ассоциации по отношению к нему не снизится до 35- 45% от максимально достигнутой в этих условиях величины, после чего носитель с иммобилизованной ассоциацией переносят в условия непрерывного культивирования и продолжают повышать концентрацию токсических веществ до того момента, когда деструктивная активность ассоциации по отношению к тому же веществу снизится до 25-35% от максимально достигнутой уже в .: условиях непрерывного культивирования величины, затем концентрацию токсических веществ снижают до тех пор, пока ассоциация не начнет проявлять максимальную деструктивную активность . Способ позволяет повысить активность ассоциаций в 3-5 раз и увеличить устойчивость к токсикантам в , . 2-7 -раз. Продолжительность селекции ассоциации составляет 2-3 месяца. 3 табл. с ийь о 00 & ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4015829/31 — 13 (22) 17. 12. 85 (46) 15,07.88. Бюл. №- 26 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.B. Думанского (72) П.И. Гвоздяк, Н.Б. Загорная, В.У. Никоненко и Т.П, Чеховская (53) 663.15 (088.8) (56) Гвоздяк П..И., Дмитренко Г.Н., Куликов Н.И. Очистка промышленных сточных вод прикрепленными микроорганизмами, — Химия и технология воды, 1985, т. 7, № 1, с. 64-67.

Дмитренко Г.kl., Удод В.М., Гвоздяк П.И. Разрушение морфолина прик--. репленными микроорганизмами. — Химия и технология воды, 1985, т. 7, № 3, с. 71-73. (54) СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ АССОЦИАЦИЙ МНКРООРГАНИЗМОВ-ДЕСТРУКТОРОВ (57) Изобретение относится к микробиологической очистке сточных вод и касается получения ассоциаций микро- организмов-деструкторов токсических веществ, предназначенных для очистки многокомпонентных и высококонцентрированных сточных вод. Целью изобретения является увеличение деструктивной активности и расширение функциональных возможностей ассоциаций и их устойчивости к нагрузкам по токсическим веществам. Способ заключается в том, что образец субстрата помещают

„„SU„„1409657 (51) 4 С 12 N 15/00, С 02 F 3/34 в питательную среду с токсическими веществами и проводят периодическое культивирование содержащихся в нем микроорганизмов до отчетливо регистрируемой убыли наиболее стойкого к биодеградации токсиканта, после чего в среду вводят носитель для аутоиммобилизации микроорганизмов и начинают повышать концентрацию токсических веществ по мере 50%-ного разрушения наиболее стойкого из них, пока деструктивная активность ассоциации по отношению к нему не снизится до 35457. от максимально достигнутой в этих условиях величины, после чего носитель с иммобилизованной ассоциацией переносят в условия непрерывного культивирования и продолжают повышать концентрацию токсических веществ до того момента, когда деструктивная активность ассоциации по отношению к тому же веществу снизится до 25-35Х от максимально достигнутой уже в . условиях непрерывного культивирования величины, затем концентрацию токсических веществ снижают до тех пор, пока ассоциация не начнет проявлять 4Р максимальную деструктивную актив- Ж ность. Способ позволяет повысить ак- Ql . тивность ассоциаций в 3-5 раз и увеличить устойчивость к токсикантам в, 2-7 раз. Продолжительность селекции ассоциации составляет 2-3 месяца.

3 табл, :Ь

1409657

Изобретение относится к микробиологической очистке сточных вод и касается получения ассоциаций микроорганизмов-деструкторов токсических веществ, предназначенных для очистки многокомпонентных и высококонцентрированных сточных вод.

Цель изобретения — увеличение деструктивной активности и расширения 10 функциональных воэможностей ассоциаций и их устойчивости к нагрузкам по токсическим веществам.

Способ заключается в том, что образцы субстратов, желательно имевших более или менее продолжительный контакт с теми токсикантами, для разрушения которых отбирается предлагаемым способом ассоциация, например, ил отстойников соответствующих сточных вод, помещают в питательную среду с HpBblcoKHMH концентрациями токсических веществ и проводят периодическое культивирование содержащихся в них микроорганизмов до отчетливо регистрируемой убыли токсических веществ {не менее 30% содержания наиболее стойкого к биодеградации токсиканта), после чего в среду вводят любой носитель для аутоиммобилизации г «О микроорганизмов и продолжают культивирование в тех же периодических условиях, дробно повышая концентрацию токсикантов по мере 507.-ного разрушения наиболее устойчивого из них до 31 тех пор, пока максимально достигнутый в этих условиях уровень его разрушения не снизится до 35-457, после чего ассоциацию микроорганизмов, иммобилизованную на носителе, переносят Щ в условия непрерывного культивирования и продолжают обработку возрастающими концентрациями до того момента, когда деструктивная активность ассоциации по отношению к наиболее устой- 5 чивому токсиканту снизится до 25-35% от максимально достигнутой уже в условиях непрерывного культивирования величины, после чего концентрацию токснческих веществ постепенно снижают до тех пор, пока ассоциация не начнет проявлять максимальную дест-. руктивную активность.

Особенностью способа является смена условий культивирования микроорганизмов, закрепленных на носителе, с периодических на непрерывные, что позволяет продолжить обработку ассоциаций возрастающими концентрациями токсических веществ для повышения их

1 деструктивной активности, Способ позволяет повысить активность ассоциации в 3-5 раэ н увеличить устойчивость к токсикантам в

2-7 раэ.

Продолжительность селекции ассоциации составляет 2-3 месяца. .Соотношение между концентрацией основного токсического вещества, уровнем его разрушения и количеством жизнеспособных клеток микроорганиз- мов в ассоциации представлено в табл. 1.

Пример 1. Для селекции ассоциации микроорганизмов-деструкторов надсмольных сточных вод производства анилино-фенол-формальдегидных смол, содержащих 2,47 фенола, 3,67 метанола и 2,3% формальдегида, берут

100 r соскоба со стен отстойника этих вод и помещают в колбы Эрленмейера емкостью 1 л. Средой для культивирования микроорганизмов служат реальные сточные воды отстойника, разбавленные водопроводной водой таким образом, чтобы первоначальное содержание наиболее стойкого из токсических субстратов (фенола) не превышало

500 мг/л, и при этом добавляют соли, г/л: 1, 0 ИНд NO, О, 7 1 НРО, О, 3

КН,РО, 0,1 МАЗО

Первую стадию селекции осуществляют в условиях периодического культивирования: колбы помещают на качалку с 150 об/мин при 34 С, Ежедневно определяют убыль токсических веществ в среде по общепринятым методикам. После отчетливо регистрируемой убыли (на 307) наиболее стойкого к биоразрушению токсического вещества (фенола) в среду вносят носитель (стеклоерш массой 10 г) для закрепления микроорганизмов. Затем по мере

50%-ной убыли фенола концентрацию токсических веществ увеличивают с интервалом 250 мг фенола/л до величины 2 г/л, при которой уровень разрушения фенола снижается до 45% от максимально достигнутого (табл. 1, этап I).

Затем носитель с ассоциацией микроорганизмов, отселекционированной на первой стадии, помещают в условия непрерывного культивирования: в колонку прямоточной установки емкостью л с автоматической подачей сточной воды при Д = 0,033 ч, и продолжают

140М57 повышать концентрацию токсических веществ в подаваемом в установку растворе с интервалом 500 мг/л фенола с 2 г/л до величины 12 г/л, при которой степень разрушения фенола снижается до 35 от максимально достигнутой в .протоке, после чего нагрузку по токсическим веществам уменьшают с тем же интервалом (500 мг/л) до вели- 10 чины, равной 5 г/л фенола, при которой уровень его разрушения оказывается максимальным для данных условий — 98 (табл. 1, этап II).

Общая продолжительность селекции ассоциации по данному способу составляет 2-3 мес, По способу получена ассоциация микроорганизмов-деструкторов для очистки надсмольных сточных вод произ- 20 водства анилино-фенол-формальдегидных смол (ПО "Карболит" ), содержащих фенол, метанол и формальдегид, и состоящая из Bacillus licheniformis (40 ), Bacillus megaterium (40 ) и

Pseudomonas sp. (20 ).

Для сравнения деструктивной активности ассоциаций, полученных предлагаемым и известным способами, изуча- ют удельную производительность ассоциаций по известной формуле: Пр (С< -C0) ° Д, где С, — исходная концентрация токсического вещества; Со

его оСтаточная концентрация; Д вЂ” скорость разбавления, Полученные расчеты приведены в табл, 2.

Как видно из табл. 2, удельная производительность ассоциации по известному способу составляет 0,018 r л ч а по предлагаемому 0,2178 г л ч т.е. в 12 раз выше.

Для сравнения устойчивости ассоциаций, полученных предлагаемым и изизвестным способами, к нагрузкам по токсическим веществам бактериальную 45 массу каждой ассоциации из расчета

10 клеток/мл вносят в два ряда колб емкостью 50 мл с синтетической питательной средой, содержащей смесь химически чистых веществ фенол-метанол-формальдегид в концентрации от 1 до 10 г/л, и устанавливают ту наивысшую концентрацию ксенобиотиков, при которой число жизнеспособных клеток в ассоциации не снижается. Определение микробной биомассы проводят через 55

24 ч контакта по оптической плотности бактериальньтх суспензий, которую измеряют при 600 нм на спектрофотометре ре1со1. Эксперимент показал, что ассоциация, полученная по предлагаемому способу, после 24 ч контакта с ксенобиотиками не снижает жизнеспособности при нагрузке фенол-метанол-формальдегидом в концентрации 4-5-5 г/л, а по известному способу при 1-2-2 г/л соответственно.

Пример 2. Для селекции ассоциации микроорганизмов-деструкторов с целью использования ее для очистки сточных вод производства "АНОД" от гексаметилендиамина (ГИД) и соли АГ (адипиновая кислота и гексаметилендиамин) почвенную болтушку активного ила (4 г) помещают в колбу Эрленмейера емкостью 1 л, В дальнейшем выполняют манипуляции, аналогичные описанным в примере 1, Общее время адаптации микроорганизмов по данному способу 2-3 мес.

Полученная ассоциация разрушает гексаметилендиамин за 48 ч на 99 .

Пример 3. Для селекции ассоциации микроорганизмов-деструкторов органических соединений производства полиизоцианата (анилина и др.) сточную воду из промотвала (500 мл) помешают в колбы Эрленмейера. В дальнейшем применяют манипуляции, описанные в примере 1.

Общее время адаптации комплекса микроорганизмов-деструкторов — 2 мес.

Ассоциация разрушает анилин за 24 ч на 100 ..

Сравнительные данные по деструктивной активности ассоциаций, полученных для очистки различных сточных вод изве"THbMH и предлагаемым способами, приведены в табл. 3.

Формула изобретения

Способ селекции ассоциаций микроорганизмов-деструкторов для очистки сточных вод, предусматривающий формирование ассоциаций в процессе перио- ,цического или непрерывного культивирования микроорганизмов в питательной среде с постепенно возрастающей концентрацией токсических веществ и аутоиммобилизацией микроорганизмов на носителе, отличающийся тем, что, с целью увеличения деструктивной активности и расширения функциональных возможностей ассоциаций и их устойчивости к нагрузкам по токсическим веществам, культивирование

57 6 сопиации по отношению к этому же веществу снижается до 25-35Х от максимально достигнутой в этих условиях . величины, вслед за чем концентрацию токсических веществ снижают до ве— личины, при которой ассоциация осуще ствляет максимальное разрушение наиболее устойчивого токсиканта, при этом процесс на второй стадии проводят с аутоиммобилизованной ассоциацией, полученной на первой стадии, для чего носитель с микроорганизмами непосредственно переносят из периодических условий в непрерывные, Таблиц

Количество жизнеспособных клеток,7

Разрушение фе иола, Е

Этап сеИсходная концентрация фенола, г/л лекции

Условия культивирования непре- перно- непрерыврывное дичес- ное кое ерио- непрерыв- периоичес- ное дическое

I ое

20

0,5

33

0,75 оО

1 75

50 20

31,4

2,00 2,00 45

2,25

2,5 2,5

34,6

38,2

3,00 3,00

39,0

3 5

46,8

4,0

66,4

69,3

5,0

65,2

64,4

59,0

6,5

47,4

42,5

7,5 ( осуществляют в две стадии с изменение условий с периодических на непрер гвные, при этом на первой стадии к нцентрацию токсических веществ по5 в шают до уровня, при котором деструктивная активность ассоциации по тношению к наиболее стойкому к биоградации токсиканту иэ числа присутствующих в среде снижается до 35- 1п

57 от максимально достигнутой в этих словиях величины, а затем процесс существляют в непрерывных условиях концентрацию токсических веществ одолжают повышать до уровня, при 15 отором деструктивная активность ас14094 : (Ир<щолжецие табл. 1

8,0

56

8,5

37,0

9,0

9,5

49

10,5

11,0

11,5

12,0

25 0

20,0

30

15,0

33,0

20

9,5

52,0

55 0

9,0

8,5

8,0

7,5

7,0

71,2

6,5

75,1

6,0

5,5

5,0

4,5

12,5 11,5

13,0 11,0

13,5 10,5

ЕЕ 140 100

48

50

37,8

37,4

36,2

35, 8

34,2

31,5

31,5

25,0

35 0

41,0

57,0

63,2

64,3

67,2

76,3

78,9

78,9

Ха блица ?

С ф г/л С1-C„(C!«Ср) Д*1 г/л r. л.ч -

С<, г/л

Способ

Известный

1,403 0,945 0,557 0,018

Предлагаемый 4,025 0,350 3,675 0,2178

П р и м е ч а н и е. *Д = 0,033 ч- .

I Таблица 3 ч

Количество разрушенных ксенобиотиков, г/л

Известные способы периодический непрерывный

I Фенол

6,3

Метанол

20

Формальдегид 2,5

II Соль АГ 1

III Метакрилат 0,5

0,3

0,7

0,5

V Ароматические амины в т.ч. анилин составитель С. Лях

Техред Л 0л„йн 1к Корректор З.Лончакова редактор И. Сегляник Заказ 3446/26 Тираж 520 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пп делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Цроизводс.твенно-полиграФп ясное предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, Состав сточных вод (загрязнители) Стирол

IV Бензол

Крезол

1409.65 7

f !

Предлагаемый способ