Штамм микромицета monilia candida, используемый для очистки сточных вод от синтетических жирных кислот

 

Изобретение относится к биотехнологии , в частности к биологической очистке промышленных сточных вод от синтетических жирных кислот, и касается нового штамма микроскопических грибов, который может быть использован для аэробной биологической очистки сточных вод преимущественно нефтеперерабатывающих заводов, имеющих цеха синтетических жирных кислот , а также может быть использован для очистки сточных вод молочных заводов, производства синтетических жирозаменителей , содержащих жирные кислоты и их соли, спирты, альдегиды и другие органические соединения, Цель изобретения - штамм микроскопических грибов, способный утилизировать синтетические жирные кислоты для повышения степени очистки сточных вод производства синтетических жирных кислот и сокращать время наращивания биомассы в период пуска очистного сооружения. Изобретение заключается в использовании штамма микроскопических грибов Monilia Candida ВКПМ F-407 на вспененном пенополиуретане в биологических сооружениях, что способствует в условиях производства ускорению наращивания биомассы в период пуска аэротентов и других сооружений биологической очистки и интенсификации процесса очистки сточных вод, содержащих жирные кислоты в концентрации до 8 г/л.3 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4779053/13 (22) 11.12.89 (46) 30.03.92. Бюл. ¹ 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (72) Н.С.Горбань, А,М.Лопин, B.А,Поволоцкая, Г.Л.Тамарин, Л,И,Бапула и В.М.Дутчак (53) 628.543 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹1154221,,кл. С 02 F 3/34, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1000420, кл. С 02 F 3/34, 1983. (54) ШТАММ М И КР О М И ЦЕТА MON LIA

САМО!ОА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СИНТЕТИЧЕСКИХ

ЖИРНЫХ КИСЛОТ (57) Изобретение относится к биотехнологии, в частности к биологической очистке промышленных сточных вод от синтетических жирных кислот, и касается нового штамма микроскопических грибов, который может быть использован для аэробной биологической очистки сточных вод преимущественно нефтеперерабатывающих заводов, Изобретение относится к биотехнологии, в частности к биологической очистке промышленных сточных вод от синтетических жирных кислот, и касается нового штамма микроскопических грибов, который может быть использован для аэробной биологической очистки сточных вод, преимущественно нефтеперерабатывающих заводов, имеющих цеха синтетических жирных кислот (СЖК), а также может быть использован для очистки сточных вод молочных заводов, производства синтетиЯЛ 1723118 Al (s»s С 12 N 1/20, С 02 F 3/34 имеющих цеха синтетических жирных кислот, а также может быть использован для очистки сточных вод молочных заводов, производства синтетических жирозаменителей, содержащих жирные кислоты и их соли, спирты, альдегиды и другие органические соединения, Цель изобретения— штамм микроскопических грибов, способный утилизировать синтетические жирные кислоты для повышения степени очистки сточных вод производства синтетических жирных кислот и сокращать время наращивания биомассы в период пуска очистного сооружения. Изобретение заключается в использовании штамма микроскопических грибов Моп!!!а candid ВКПМ F-407 на вспененном пенополиуретане в биологических сооружениях, что способствует в условиях производства ускорению наращивания биомассы в период пуска аэротентов и других сооружений биологической очистки и интенсификации процесса очистки сточных вод, содержащих жирные кислоты в концентрации до 8 г/л, 3 табл. ческих жирозаменителей, содержащих жирные кислоты и их соли, спирты, альдегиды и другие органические соединения.

Сточные воды производства синтетических жирных кислот относятся к категории высококонцентрированных вод. Общее количество примесей в сточных водах СЖК по бихроматной окисляемости (ХПК) составляет 8000 — 13000 мг О/л, по биохимическому потреблению кислорода (БПК) 5500-11500 мг Ог/л. Сточные воды характеризуются повышенной температурой (37 — 40 С). По кон17231 18 центрации водородных ионов сточные воды кислые (рН 3,0 — 3,5). Даже после нейтрализации этих вод биологическая очистка невозможна в связи с их токсичностью для микроорганизмов активного ила. После нейтрализации требуется еще разбавление сточных вод в 20 — 25 раз, что в условиях производства осуществлять практически невозможно, В отдельных случаях при залповых сбросах ХПК указанных вод могут достигать

25000 мг О/л. В таких случаях наблюдается массовая гибель организмов активного ила и вынос ила из очистных сооружений, после чего концентрация активного ила составляет 0,3 — 0,5 г/л, На восстановление концентрации активного ила и жизнедеятельности микроорганизмов требуется несколько месяцевв.

Известно использование грибов

Trichoderma lignorum с целью повышения степени очистки и сокращения удельного расхода воздуха при очистке сточных вод гидролизной промышленности. Сточные воды гидролизной промышленности также относятся к категории высококонцентрированных вод, в состав которых входят жирные кислоты. Процесс окисления компонентов сточных вод осуществляется мелкопузырчатой аэрацией, а часть биомассы возвращают на стадию окисления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ биологической очистки сточных вод, содержащих синтетические жирные кислоты, обеспечивающий эффективную очистку при совместной обработке сточных вод, содержащих СЖК и нефтепродукты, за счет сокращения периода аэрации и расхода воздуха, повышения содержания растворенного кислорода и улучшения седиментационных свойств активного ила. Сточные воды, содержащие СЖК, нейтрализуют до рН 6 — 6,5, смешивают с культурой водооосли СЫогеИа

vulgaris в количестве (3 — 6) 10 кл/мл и после выдерживания смесь водорослей со сточными водами флотируют и обрабатывают активным илом в аэротенке совместно со сточными водами, содержащими нефтепродукты, Сточные воды с культурой водоросли выдерживают 4 — 6 сут при с 20 — 25 С при естественном освещении с аэрацией в ночное время, после чего сточные воды с водорослями направляют в азротен к. Обработку активным, илом ведут при его концентрации

2,5 — 3,0 г/л при времени аэрации, равном

20-22 ч, и содержании растворенного кислорода во вторичном отстойнике 1 — 3 мг/л, При обработке поддерживают соотношение сточных вод, содержащих СЖК и нефтепро5

55 дукты, в пределах 1:6 — 1:9. На стадии смешения сточных вод с культурой водоросли

Chlorella ни!айаг!з вводят в качестве биогенного вещества фосфор в количестве 7 — 8 мг/л, Однако водоросли Chlorella vulgaris являются менее активными деструкторами синтетических жирных кислот, чем грибы.

При содержании в сточных водах по ХПК органических веществ до 8000 мг О/л в культуре с водорослями требуется 4 — 6 сут для снижения ХПК на 407;. При использовании штамма ВКПМ F-407 Monilia candida за 7 ч содержание органических веществ по ХПК снижается на 50 — 70 .

Грибы более устойчивы к низким значениям рН. При рН 5,5 отмечалась гибель водорослей, в то время как при подкислении среды до рН 5,5 гибели штамма Monilia

candida не наблюдалось. В связи с этим для высококонцентрированных сточных вод производства синтетических жирных кислот более перспективно применение штамма гриба.

Указанные штаммы организмов, применяемые для очистки сточных вод, содержащих большое количество органических примесей, в том числе жирных кислот, являются мало активными деструкторами и могут применяться для очистки сточных вод с меньшим содержанием органических веществ, Использование их для очистки высококонцентрированных сточных вод требует довольно длительного времени пребывания указанных вод в очистном сооружении, что влечет за собой необходимость увеличения объема очистных сооружений.

Целью изобретения является штамм микроскопических грибов Monilia candida

В КП М F-407, способный утилизировать синтетические жирные кислоты для повышения степени очистки сточных вод производства синтетических жирных кислот и сокращать время наращивания биомассы в период пуска очистного сооружения.

Штамм выделен из лабораторной установки, в которой осуществлялась очистка натуральных сточных вод производства синтетических жирных кислот путем селекции, Основными показателями для отбора активного штамма-деструктора служили скорость разложения синтетических жирных кислот, заметное количественное преобладание колоний на питательной среде по сравнению с другими микроорганизмами, а также частота встречаемости при повторных посевах.

Выделенный штамм усваивает в качестве источника углерода и энергии синтетические жирные кислоты. На среде Чапека при

1723118

55 уменьшении концентрации сахарозы с 20 г/л до 1 и 2,5 г/л и введении сточной воды производства синтетических жирных кислот, содержащей органических примесей по

ХПК 600 мг О/л, штамм хорошо растет, о чем свидетельствует увеличение биомассы и снижение концентрации органических веществ по ХПК. При исключении из среды

Чапека сахарозы и введении в качестве единственного источника углерода сточной воды производства СЖК она хорошо используется штаммом в качестве источника углеродного питания, хотя наращивание биомассы происходило более медленно. Результаты развития штамма Monilia candida на среде Чапека при различных концентрациях сахарозы с добавлением сточной воды производства СЖК представлены в табл. 1. . Полученные результаты свидетельствуют о том, что введение в лабораторную установку штамма М. candida ВКПМ F-407 в количестве 170 мг клеток/л позволяет без предварительной адаптации проводить очистку сточной воды, содержащей синтетические жирные кислоты С вЂ” С 4 в количестве до 600 мг О/л по бихроматной окисляемости.

Оптимальной концентрацией синтетических жирных кислот для развития штамма при непрерывном культивированииего влабораторной установке является 600 мг/л, при повышении концентрации жирных кислот до 1 г/л эффективность очистки сохраняется высокая — до 80, но отмечается вынос ила. При иммобилизации штамма на синтетическом вспененном материале окислительная мощность сооружения значительно повышается в результате того, что вынос ила прекращается и концентрация жирных кислот может быть увеличена до 8 г/л.

Полученный штамм микроскопического гриба Мопйа сапбЫа депонирован во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под номером F-407.

Шгамм Monilia candida ВКПМ N. F-407 характеризуется следующими культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими признаками, Культурально-морфологические признаки. Колонии шерстистые, белого цвета, хорошо растут на суслоагаре: за 24 ч диаметр колонии 10 мм, 48 ч — 25 мм, 72 ч — 30 мм, на 5 сут — 50 мм, на 8 сут — 75 мм (при

25 С), Хорошо растет на овсяном агаре, на твердой среде Чапека — рост замедленный.

На жидкой среде Чапека с добавлением сточной воды, содержащей жирные кислоты, растет хорошо, 5

Мицелий стелющийся, септированный, распространяющийся внутри питательной среды и образующий на ее поверхности плотные, частично сливающиеся дерновинки, Гифы воздушного мицелия прямостоящие, маловетвящиеся, септированные.

Спороношение бесполое. Начало образования конидий на третьи сутки при выращивании на сусло-агаре при 23 — 25 С. Конидии яйцевидные, одноклеточные, бесцветные, 6 — 7х5мк.

Физиолого-биохимические признаки.

Аэроб. Температурный диапазон роста 20—

30 С. Оптимальная температура роста 2327 С, Максимальная. скорость роста при

23 — 27 С. Оптимум р Н 5,5 — 7,0, Отношение к источникам углерода. Хорошо усваивает и растет на глюкозе, сахарозе, лактозе, фруктозе, хуже растет на манните. Хорошо усваивает и.растет на углероде синтетических жирных кислот

С -С 4 (сточные воды производства синтетических жирных кислот), Использует минеральный и органический азот, пептон использует в качестве источника азота и углерода. На сусло-агаре хорошо растет без стимуляторов, на среде Чапека рост замедленный, значительно ускоряется при добавлении биотина, Хорошо хранится в лиофильно высушенном состоянии. Генетические особенности (ауксотрофность) — прототроф.

Активность штамма. Штамм-деструктор синтетических жирных кислот С вЂ” С 4 используется для очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих жирные кислоты, Полезное действие деструктор сохраняет в течение 4,5 лет.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами обработки сточных вод, содержащих синтетические жирные кислоты, без использования и с использованием штамма Monilia candida ВКПМ N. F407.

Пример 1. В лабораторный аэротенкотстойник загружают активный ил, предварительно отобранный из городских очистных сооружений, из расчета 1 г/л. 2 сут аэрируют и подают на аэротенк жидкую минеральную питательную среду, содержащую, мг/л: (NH4)zS04 — 400, КгНРО4 — 100, MgSO< — 50, NaCI — 50, следы РеС!з и 500 мг/л сахарозы в качестве источника углерода. Через 2 сут в качестве источника углерода в указанную среду вводят сточную воду с содержанием органических веществ по ХПК

360 — 370 мг О/л. Время пребывания сточной воды в аэротенке 6 ч. Наблюдения за работой лабораторной установки проводят в течение 30 дней. Нагрузку на аэротенк

1723118 повышают через 20, а затем через каждые 5 дней, так как раньше повышать нагрузку нецелесообразно из-за невысокой эффективности очистки, что видно из табл. 2.

Из приведенных результатов видно, что 5 первые сутки эффективность очистки низкая, что свидетельствует о необходимости осуществлять биохимическую очистку при проведении предварительной адаптации активного ила к жирным кислотам. Только 10 на 25-е сут при повышении нагрузки по ХПК до 550 мг О/л процесс биохимической очистки начинает стабилизироваться и эффективность снижения органических веществ по ХП К составляет 77%. Повышение нагруз- 15 ки по ХПК на 30-е сут приводит к снижению эффективности очистки. Как видно из таблицы, концентрация биомассы в течение опыта уменьшается, так как наблюдается вынос ила, что также свидетельствует о неудовлет- 20 ворительной работе аэротенка.

Пример 2. Штамм Monilia candida

ВКПМ F-407 выращивают на среде Чапека, содержащей на 1 л водопроводной воды 5 r сахарозы, 100 мл воды производства синте- 25 тических жирных кислот, 2 г МаМОз, 1 г—

KHzP04, 0,5 г М9ЯОа следы FeS04 при 25 С в 5 сут. Затем пятисуточную суспензию вносят в аэротенк-отстойник из расчета, чтобы биомасса штамма была в пределах 0;6 — 0,8 30 г/л. В аэротенк непрерывно подают сточную воду, которую подвергают биохимической очистке в аэротенке в течение 6 ч. Как видно из табл. 3, биомасса штамма гриба в начале опыта составляет 0,63 г/л, Через 6 ч 35 концентрация органических веществ снижается на 56% по ХПК, а по БПКьна 63%.

На вторые сутки концентрация органических веществ в сточной воде увеличивается до 650 мг О/л. Эффективность очистки 93% 40 по ХПК и 95% по БПК. Концентрация органических веществ через 20 сут составляет до 1150 мг О/л и s дальнейшем увеличивается до 1440 мг О/л. Очистку сточных вод от кислот проводят в нестерильных условиях и 45 помимо штамма М. candida ВКПМ F-407 в биоценозе сооружения развиваются бактерии и простейшие, но при посевах проб из установки Monilia candida постоянно обна50 руживается в значительных количествах, что свидетельствует о том, что этот организм хорошо развивается на жирных кислотах.

Биомасса микроорганизмов на протяжении опыта увеличивается, что свидетельствует об использовании ими жирных кислот, содержащихся в сточной воде, в качестве источника углеродного питания.

Введение в аэротенк активного штамма-деструктора жирных кислот даже при невысокой исходной биомассе его 0,63 г/л позволяет в более короткие сроки увеличить нагрузку органических веществ, содержащихся в сточных водах производства синтетических жирных кислот, на аэротенк. Из табл. 3 видно, что с повышением концентрации органических веществ в сточной воде, подаваемой в аэротенк, увеличивается иловый индекс и уменьшается концентрация биомассы, что связано с выносом ила из аэротенка. Эффективность очистки при высоких содержаниях органических веществ несколько уменьшается, но в общем остается довольно высокой. Недостатком работы установки является ухудшение седиментационных свойств активного ила и вынос его из аэротенка.

При иммобилизации штамма Monilia

candida на вспененном пенополиуретане клетки мицелия прикрепляются к пенополиуретану, проникая в поры его, и вынос ила прекращается, Использование активного штамма деструктора, иммобилизованного на носителе (пенополиуретане), позволит в условиях производства ускорить процесс наращивания биомассы в период пуска аэротенков и других сооружений биологической очистки, на которые будут подаваться концентрированные сточные воды, содержащие жирные кислоты, и интенсифицировать процесс очистки указанных сточных вод.

Формула изобретения

Штамм микромицета Monilia candida

В КП М F-407, испол ьзуемы и для очистки сточных вод от синтетических жирных кислот.

1723118

I

I

1

1

1

1 X х

1-! Оъ о

1 Э

1 1

1

Cg х

I- cc

Ф

Q.

1Z

Э т

Z о

1 с

ы л со

1 .Х

Z

I

1

1 X

1 Y

I I1 ъ о

1 I а

I

1 —— х х о

Э

IЭ

1?

S о х

З

X с

С

Cg а аа ъО ъО м мсо ъО аъО

S а с

Щ

3v

cZ о

S о а 1с

43 v сС X

О Y х

Е Б

Э Z

s a

Э 3Е с

IO о сс

Ig

Э с

1 I 1 с

I 1 «Л I

ы о с 3 х

1 1 Z 1

1 1 .,I! I 1

1 1 I

1 ъ 1

S1 О -С!

Ы ХОЛ1

1 1- I 0ъ Э L. 1

Î1 VmS и! 1 I

1 Э 1 I! 1 I .ь 1 м a 1

1 1 1

1 I 1

Э с

Э о л

0 с

Cg о

1

1 1 с

X 1

1 1m I с=

Y 1 Y O

Х 1 Е

О!ХL

1- I

v»s о о

Сс ХОЛ!!

>ъ Э 1 .а 1 v m S с

1 х

1 а

1 I

° л

О

О й

Е

32

Iо о

Щ х

Ф

v а со о с лл о о лл

I

1 I П)

1 gl a

1 C 0ъ

1 Z I- LI э mo

О.

1 1

1 Cg

I Х

I Cg Ф с4 Ф

1

I C

1 C

55!

1

3

1

I

I

I

1

1

1 !

I

1

1

1

Э

1 Ф

1 С3

I Cg

1 Y о

I !

1 S

1 Cg

1I Z

1 Э

1 Z

О. ! Э с

I М

1 Съ3

1

Э а

1 СО

3

1

1

1

I

1

I

1

1

I

1 !

1

1

I

1

1

1

1

1

I 1 с

1 . 1 о

1 1 х

1 1

1 1

1 1

1 ъБ I ! О С I

Хоч

W CD L

1 v Ф S

1 1

1 I

1 Х I

1 а I

1 1

I I

1 1

1 ъ I о

Х ОЛ I

I WIDL1

ОФ

1 1

1 1

1 1

1 1

I a I

I 1

Cl ооо ъвo оъо о

Оъ сч -- СО м сч м

О ОООО

Со ъо а СО с»

N М-С ъО С 4 сч 4 а асс съсч а .Оа Оъ00 о оооо сч о о сч о о-с сч асч с 4 с 1oooъОо

О-!. О mgCL

N М.С.- о ъО o os аю с 4 Ф о

;ОсО а О сч м Оъ осоooа

010 ъС:ъ МЛ

:ч -з ъО СО СО г лc л

« ъО .О "О .О ъО оооо осчьао

00 01ММСЧ сч -а с4 03

N СО сосо лл ъО О "О.ОъО

I I 1

o—

СЧ

1 I I

Iv

Iо 0ъ ао «о о l аN о

1

- сч мс а

1 ооо

OъON 1 с 4 ло I

I

I о с! осо а о 1 ла

1 лд со мам

1 ъ0 а "0 1

I!

I ооа с 4 - 1

- 3

I

-соo! о-т о О ъ "О I

СЧ 1 а - 3 1

I ааа

1 о о о осча 1

-4 -З I

NNN I

1 счао 1 м с 3мм

3 лспо 1

О r

I О .О ъо I

1

I ооа I

СЧNN I а.iСО а с 1

СЧ СЧ СЧ 1

1

LA асо 1 л л сI

1 оэсол !! ОъО "О 1

1

1 оoа м=!. Сч

1!

3- 1 эааа л

Ф СЧ СЧ СЧ 1

1

I ъО ЛаЗ

1723118

Т а бл и ц а 2

Очистка сточных вод производства синтетических жирных кислот активным илом без предварительной адаптации

Время проведения исследований, в сутках

1" Показатели и/и

25 (30

6,3 6,4

) (11 (л 111 1

> рН

ХПК, мг О/л, поступ.

360 368 370 370 370 370

346 330 258 260 125 105

550 675

ХПК, мг О/л, выходящая

123 192

Концентрация ила, г/л 1,0 0,92 0,80 0,63 0,5 0,58

0,62 0,7

Иловый индекс, мл/г сухого веще80 85 87 88 80 85 85 80

Эффективность снижения органических веществ по

ХПК, Ж

77 71

10 29 30 60 71 та бл и ц а 3

Использование втамма Monilia candida для очистки сточных вод производства синтетических жирных кислот.

1День постановки

Показатели

Время проведенив опыта, сут

14 20- 38

6,95

368

160

6,3 ь,1

635 630

6,95

6,2

835

6,3

830

6,2

6,2

1440

180

30,5 120

1,2 1,4

1>2

1,95

95 г, 1

0,63

0,76

2,9

Иловый индекс, мл/г во

i5o

4о

П -46,3 в -31,4

26 .

Азот аммонийный мг/л

Азот нитритов, 20

17,5

15,2

О п-ю в -zo и-о п-о в-i5 и-о в-á,z нг/л

8,3 о

10 15,2

0 о

15>2

1ю,г

9,5

Азот нитратов, мг/л в-5

3,2

25,5 г,г

582

2,2 2,2

585 622,5

10,5 80,3

2,0

625,5

65,5

3,1

620

3,г

862,5 .102,5

2,2

1060

БПКЗ, мг ОЗ/л

26,5 п -гво

В -105

60,3

10,5

220,5

Эффективность снимания огр. веществ, Ф 56 93 94,95 95 85 88 88 84 76 снижение по

БПК

63 95 95 98 98 87

89 90

88 79

Составитель И.Болотина

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.Горват

Заказ 1042 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, /К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рн

ХПК, нг О/л,поступ

Хпк,мг О/л,выход

Биомасса, г/л

6,5

1,16

43

20,5

1,2

1О б,г

1, 17

85 38

18,5

3,0

8,5 о

87 140

38 43

18 20>5

О О. 380

39,5

16,0