Штамм бактерий desulfovibrio sp. свб-2, используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

Изобретение относится к промышленной микробиологии и касается получения нового штамма бактерий - продуцентов сульфида, которые могут быть использованы в биотехнологии для очистки промышленных сточных вод гальванических производств. Сущность изобретения заключается в применении штамма бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2, используемого для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Предлагаемый штамм выделен из промышленного стока гальванических производств, содержащих ионы тяжелых металлов. Эффективность очистки сточных вод гальванических производств с применением штамма бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2 достигает 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 [авторское свидетельство №857013, кл. С 02 F 3/28, 1979 г.], или используют специально подобранные биоценозы микроорганизмов [авторское свидетельство №941319, кл. С 02 F 3/34, 1980 г.].

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 Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6, 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 [патент РФ №2150502, кл. С 02 F 3/34, С 12 М 1/20, бюл.№ 16, 2000 г.].

Штамм Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 выделен из промышленного стока, содержащего смазочно-охлаждающие жидкости.

Штамм Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ) Института биохимии и физиологии микроорганизмов под номером ВКМ В-2025 Д.

Штамм Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 идентифицирован: 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 характеризуется следующими культурально-морфологическими признаками.

Культурально-морфологические признаки штамма определяют при его культивировании на стандартных средах, прописи которых взяты из каталога Всероссийской коллекции микроорганизмов №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°С в течение двух суток.

Условия культивирования:

- культивирование проводят в анаэробных условиях при 30°С в течение двух суток;

- оптимальная величина рН 7,2...7,4;

- используемая среда: 63 DSM.

Морфологические признаки и цитология клеток:

- при микроскопии клетки представлены одиночными вибрионами размером 0,5...1,0 и 1,5...2,0 мкм;

- 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°С 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 натрия	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·9H2O	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% Н₂. Стерилизовать в атмосфере этих газов. Раствор 3 стерилизовать в атмосфере N₂. После стерилизации растворы соединить. рН среды после смешения устанавливают 6,8.

N109. Среда

Раствор 1:

К2HPO4	0,5 г
NH4Cl	1,0 г
CaCl2·6Н2О	0,1 г
MgSO4·7H2O	2,0 г
Na2SO4	1,0 г
лактат натрия	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 натрия	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
Н3ВО3	6,0 мг
CoCl2·6Н2О	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°С в 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. рН среды после смешения устанавливают равным 7,2...7,4.

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.

Технический результат - применение штамма бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2 для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Предлагаемый штамм бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2 выделен из промышленного стока гальванических производств, содержащих ионы тяжелых металлов. Штаммы микроорганизмов обладают повышенной устойчивостью к ионам тяжелых металлов и используют в качестве питания органические соединения, содержащиеся в этой сточной воде.

Полученный штамм Desulfovibrio sp. СВБ-2 депонирован Всероссийской коллекцией микроорганизмов (ВКМ) Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина РАН (ИБФМ) под регистрационным номером ВКМ В-2285 Д.

Предлагаемый штамм Desulfovibrio sp. СВБ-2 не известен в науке и технике, поэтому свойства, которые он проявляет, являются новыми, а следовательно, заявленное решение обладает изобретательским уровнем.

Предлагаемый штамм идентифицирован: «Bergey's Manual of Systematic Bacteriology», 1984. VIII ed. v. 1; Baltimore-London, William & Wilkins, 964 p.; «Bergey's Manual of Systematic Bacteriology», 1986. VIII ed. v.2; Baltimore-London, William & Wilkins, 1599 p.; «Bergey's Manual of Determinative Bacteriology», 1989. IX ed. v.1, Baltimore-London, William & Wilkins, 787 p.

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

Культурально-морфологические признаки патентуемого штамма определяют при его культивировании на стандартных средах, прописи которых взяты из каталога Всероссийской коллекции микроорганизмов №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°С в течение двух суток.

Предлагаемый штамм характеризуется следующими признаками:

Родовое и видовое название штамма - штамм бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2.

Происхождение - штамм выделен из сточных вод гальванических производств.

Морфологическая характеристика - форма клеток - вибрион, размером 0,5-1,0×3,0×5,0 мкм.

Спорообразование - нет.

Реакция по Граму - отрицательная.

Подвижность клеток - подвижные.

Физиологическая характеристика - отношение к кислороду - анаэроб.

Рост Eh-0-200 мВ. При росте за счет анаэробного дыхания акцепторы электронов: сульфат, сульфит, тиосульфат. Использует в качестве субстратов при восстановлении сульфатов (доноры водорода и углерода): бутират, пропионат, сукцинат, лактат, малат, пируват. Не использует: ацетат, этанол. Растет при рН 6,5...8,5, оптимум 7,2. Не требует для роста NaCl, растет при температуре 20-40°, оптимум 30°С.

Биохимическая характеристика штамма - клетки содержат цитохром С и десульфовиридин.

Полезное свойство, в связи с которым культура депонируется - осаждение ионов тяжелых металлов сероводородом.

Условия культивирования - используемая среда - 63 DSMZ.

Условия хранения - сохраняется путем пересевов на среде культивирования.

Пример использования штамма бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2 для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Процесс осуществляют в биотенке с загрузкой из пемзы с восходящим потоком жидкости. Посевным материалом служат взращенные в жидкой среде в колбах штаммы микроорганизмов. Засевают биотенки штаммами микроорганизмов Desulfovibrio sp. СВБ-2, которые закрепляются на пемзе. Температуру культивирования в биотенке поддерживают в диапазоне 28...30°С. Через биотенк пропускают моделированную сточную воду гальванического производства. В результате жизнедеятельности СВБ выделяется сероводород, который соединяется с ионами тяжелых металлов, которые выпадают в осадок.

Эффективность очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, приведена в таблице.

Из таблицы видно, что эффективность очистки сточных вод гальванического производства от ионов тяжелых металлов 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 sp. СВБ-2.

Таблица
№	Категория сточной воды	Концентрация металлов, мг/л	Сумма тяжелых металлов, мг/л	Степень очистки, %
Cr	Zn	Fe	Cu	Ni	ХПК
Очистка сточной воды с использованием штамма-прототипа
1	Исходная сточная вода	58,8	10,0	115,0	5,2	1,0	650	190,0	-
2	Очищенная сточная вода	0,0	0,0	0,5	0,0	0,0	130	0,5	99,7
Очистка сточной воды с использованием предлагаемого штамма
3	Исходная сточная вода	60,0	10,0	118,0	8,9	1,0	530	197,9	-
4	Очищенная сточная вода	0,0	0,0	0,1	0,0	0,0	75	0,1	99,9

Штамм бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2, используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, депонирован Всероссийской коллекцией микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов РАН (ИБФМ) под регистрационным номером ВКМ В-2285.