Штамм бактерий desulfovibrio baarsii "эгаст-6", используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

 

Изобретение относится к биотехнологии, очистке промышленных сточных вод. Штамм бактерий Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 выделен из стока, содержащего соли тяжелых металлов, и является активным продуцентом сероводорода для осаждения ионов тяжелых металлов из растворов. Использование предлагаемого штамма бактерий обеспечивает высокую степень очистки от ионов тяжелых металлов - 99,9 %. 1 табл.

Изобретение относится к промышленной микробиологии и касается получения нового штамма бактерий - продуцентов сульфида, которые могут быть использованы в биотехнологии очистки промышленных сточных вод машиностроительных, приборостроительных, электротехнических предприятий.

Известно об использовании сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. В процессе биохимической очистки происходит связывание ионов тяжелых металлов биогенным сероводородом в нерастворимые сульфиды, а также восстановление некоторых металлов и осаждение в виде гидроксидов. Для повышения эффективности способов биохимической очистки с использованием СВБ необходим высокий уровень активности роста бактерий.

Для создания необходимой концентрации микроорганизмов в процессе очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов используются различные приемы, или добавляют легко усвояемое органическое питание для СВБ /1/, или используют специально подобранные биоценозы микроорганизмов /2/.

Однако применяемые микроорганизмы не обеспечивают специальной активности роста СВБ в промышленных сточных водах, характеризующихся различной степенью загрязнения и различным составом загрязняющих компонентов.

За прототип принят штамм бактерий DesulfovibrioVulgaris ВКМ В-1970 Д (УФ-3), используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Этот штамм является высокоактивным штаммом сульфатвосстанавливающих бактерий, обеспечивающим стабильный прирост биомассы при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов /3/.

Штамм СВБ DesulfovibrioVulgaris ВКМ В-1970 Д получен путем выделения из сточных вод гальванического цеха с повышенным содержанием растворенных металлов и последующей селекции стандартными методами на элективных средах. Основной состав среды приведен в примере.

Полученный штамм бактерий депонирован во Всесоюзной коллекции микроорганизмов (ВКМ) под номером ВКМ В-1970 Д.

Определение культуры приведено по определителю Берги ("Bergey's Manual of Determinative Bacteriology", v. 1, 909, Baltimore William, Wilkins, 1984).

Пример.

Культурально-морфологическая характеристика штамма.

Характеристика вегетативных клеток - вибрионы, клетки размером 0,4-0,7; 1,5-4 мкм; грам-отрицательные; кислотоустойчивость - неустойчивые, споры не образуют. Тип размножения и расхождения клеток при делении - прямое равномерное деление, тип жгутикования - подвижные, полярное жгутикование; включения отсутствуют. Тип колоний - колонии шаровидные и дисковидные в толще агара, особенности роста на питательной среде - восстанавливают сульфаты с образованием сульфидов.

Физиолого-биохимическая характеристика штамма.

Условия культивирования - анаэробные, оптимальная температура - 30^oC (пределы 10...35^oC), оптимальная величина pH 7,2...7,4 (пределы 5,5...8,5), изменение pH при росте - отсутствует или слабое подщелачивание. Запах - сероводород.

Отношение к pH, температуре и кислороду указано в условиях культивирования, подавляется стрептомицином, ампициллином и другими антибиотиками, ингибирующими грам-отрицательную микрофлору. Клетки не содержат фагов, не лизогенные, выдерживают содержание солей до 20...30 г/л, желатин не разжижает, крахмал не гидролизует.

Данный штамм использовался для очистки сточных вод гальванического производства.

Недостатком данного штамма является недостаточно высокая эффективность степени очистки сточных вод гальванических производств от ионов тяжелых металлов.

Задача изобретения - получение высокоактивного штамма сульфатвосстанавливающих бактерий, используемого для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и тем самым расширение ассортимента штаммов бактерий, используемых для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Сущность изобретения достигается применением штамма бактерий Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 для очистки сточных вод гальванического производства.

Предложенный штамм Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 не известен в науке и технике, поэтому свойства, которые он проявляет, являются новыми, а следовательно, заявленные решения обладают изобретательским уровнем.

Предлагаемый штамм бактерий Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 выделен из промышленного стока, содержащего смазочно-охлаждающие жидкости.

Полученный штамм Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 депонирован во Всесоюзной коллекции микроорганизмов (ВКМ) института биологии и физиологии микроорганизмов РАН под номером ВКМ В-2025 Д.

Предлагаемый штамм идентифицирован по: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology; Edit. : Krieg N.R., Holt J.G. - Baltimore: Williams Wilkins, 1984.- V. 1.- 964 p.

Этот штамм является активным продуцентом сероводорода для осаждения ионов тяжелых металлов из растворов и характеризуются следующими культурально-морфологическими признаками.

Культурально-морфологические признаки патентуемого штамма определяют при его культивировании на стандартных средах, прописи которых взяты из каталога Всероссийской коллекции микроорганизмов N 92 и 109 и приведены ниже по изданию "Всероссийская коллекция микроорганизмов. Каталог". Пущино - Москва, ВНИТИ, 1992 г, 362 с. Культивирование проводят в анаэробных условиях при 30^oC в течение двух суток.

Условия культивирования: - культивирование проводят в анаэробных условиях при 30^oC в течение 2-х суток; - оптимальная величина pH 7,2...7,4; - используемая среда: 63 DSM.

Морфологические признаки и цитология клеток: - при микроскопии клетки представлены одиночными вибрионами размером 0,5...1,0 х 1,5...2,0 мкм; - клетки подвижные, имеют один полярный жгутик; - окраска по граму - отрицательная; - спор не образуют.

Свойства физиологии штамма: - строгий анаэроб; - в качестве доноров водорода и источников углерода используют ацетат, пропионат, бутират.

Биохимическая характеристика штамма:
- клетки содержат цитохром С.

Условия хранения:
- сохраняется путем пересевов на среде культивирования;
- может храниться в холодильнике при 4...10^oC в течение 3...6 месяцев.

Прописи сред из каталога всероссийской коллекции микроорганизмов: N 92. Среда с лактатом для Desulfovibrio.

Раствор 1:
К₂HPO₄ - 0,5 г
NH₄Cl - 1,0 г
CaCl₂·6H₂O - 0,1 г
MgSO₄·7H₂O - 2,0 г
Na₂SO₄ - 1,0 г
лактат Na - 5,0 г
дрожжевой экстракт - 1,0 г
резазурин - 0,001 г
цистеин - 0,5 г
дистиллированная вода - 950,0 мл
Раствор 2:
NaHCO₃ - 4,0 г
дистиллированная вода - 40,0 мл
Раствор 3:
Na₂S·9H₂0 - 0,3 г
дистиллированная вода - 6,0 мл
Раствор 4
FeSO₄·7H₂O - 0,4 г
дистиллированная вода - 10,0 мл
Приготовление: раствор 1 довести до кипения с одновременным продуванием сквозь раствор свободной от кислорода смеси газов, состоящей из 97% N₂ и 3% H₂. Стерилизовать в атмосфере этих газов. Раствор 3 стерилизовать в атмосфере N2. После стерилизации растворы соединить. pH среды после смешения устанавливают 6,8.

N 109. Среда
Раствор 1:
К₂HPO₄ - 0,5 г
NH₄Cl - 1,0 г
Na₂SO₄ - 1,0 г
CaCl₂·6H₂O - 0,1 г
MgSO₄·7H₂O - 2,0 г
лактат Na - 2,0 г
дрожжевой экстракт - 1,0 г
резазурин - 1,0 г
дистиллированная вода - 980,0 мл
Раствор 2:
FeSO₄·7H₂O - 0,5 г
дистиллированная вода - 10,0 мл
Раствор 3:
тиогликолат Na - 0,1 г
аскорбиновая кислота - 0,1 г
дистиллированная вода - 10,0 мл
Раствор 4 (раствор микроэлементов SL-10):
HCl (25%; 7,7 М) - 10,0 мл
FeCl₂·4H₂O - 1,5 г
ZnCl₂ - 70,0 мг
MnCl₂·4H₂O - 100,0 мг
H₃BO₃ - 6,0 мг
CoCl₂·6H₂O - 190,0 мг
CuCl₂·2H₂O - 2,0 мг
NiCl₂·6H₂O - 24,0 мг
Na₂MoO₄·2H₂O - 36,0 мг
дистиллированная вода - 990,0 мл
Приготовление: все растворы стерилизуют порознь автоклавированием при 121^oC течение 15 мин в атмосфере азота. Раствор 1 непосредственно перед автоклавированием кипятят, продувая азотом. Для приготовления среды смешивают растворы 1, 2 и 3, а из раствора 4 добавляют 1 мл. pH среды после смешения устанавливают 7,2...7,4.

Пример использования штамма бактерий Desulfovibrio baarsii штамм ЭГАСТ-6 для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Процесс осуществляют в биотенке с загрузкой из пемзы с восходящим потоком жидкости. Посевным материалом служат выращенные в жидкой среде в колбах штаммы микроорганизмов. Засевают биотенки штаммами микроорганизмов Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6, которые закрепляются на пемзе. Температуру культивирования в биотенке поддерживают в диапазоне 28...30^oC. Через биотенк пропускают сточную воду гальванического производства. В результате жизнедеятельности СВБ выделяется сероводород, который соединяется с ионами тяжелых металлов, образуя сульфиды металлов, которые выпадают в осадок.

Эффективность работы биотенка приведена в таблице.

Из таблицы видно, что эффективность очистки сточных вод гальванического производства при использовании предлагаемого штамма составляет 99,9 %.

Таким образом, сточные воды гальванических производств могут быть эффективно очищены от ионов тяжелых металлов с помощью штамма Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6.

ЛИТЕРАТУРА
1. Авторское свидетельство N 857013, кл. С 02 F 3/28, 1979 г.

2. Авторское свидетельство N 941319, кл. С 02 F 3/34, 1980 г.

3. Патент РФ N 2055817, кл. С 02 F 3/34, С 12 N 1/20, 1996 г.

Формула изобретения

Штамм бактерий Desulfovibrio baarsii ВКМВ - 2025 Д, используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

РИСУНКИ

Рисунок 1