СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИРОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2022 года по МПК C02F3/34 C12N1/14 C12R1/645 

Изобретение относится к способам биохимической обработки масло- и жиросодержащих сточных вод скотобоен, предприятий масложировой и пищевой промышленности.

Известны способы очистки жиро- и маслосодержащих сточных вод, основанные на обработке известковым молоком, солями металлов, гидроокисью натрия, азотной кислотой, коагулянтами, флокулянтами с последующим разделением фаз отстаиванием или флотацией ((RU 2228301 С2, 10.05.2004), (RU 2042642 С1, 27.08.1995), (RU 2414435 С1, 20.03.2011). Недостатком предлагаемых способов очистки жиросодержащих сточных вод являются большие расходы дорогостоящих и химически агрессивных реагентов, а образовавшийся осадок подлежит удалению из реактора, так как не подлежит биологической деградации из-за высокого содержания солей металлов, что создает серьезные технологические и экологические проблемы. К тому же, физико-химические способы рассчитаны на очистку сточных вод, содержащих максимально 100 мг/дм³ жиров, а в реальных условиях концентрации жиров в стоках скотобоен и предприятиях масложировой промышленности во много раз выше.

Возможным направлением в очистке жиросодержащих сточных вод является использование микробных ферментных препаратов, способных ускорять биохимическое окисление жира до глицерина и жирных кислот. (Федосеева Л.А., Бурылин С.Ю., Соколовский В.Д., Рачковская Л.Н., Политова Т.И., Аренде И.М., Фролова И.И. Исследование возможности применения липазы, иммобилизованной на углеродминеральных сорбентах, для очистки жиросодержащих сточных вод // Химия и технология воды, 1990. - Т. 12. - №7. - С. 655-657).

Недостатком предлагаемых способов является накопление в очищаемой сточной воде дополнительных органических загрязнителей - ферментов, имеющих белковую природу, большие материальные затраты, связанные с их получением и очисткой.

Наиболее целесообразным является использование микроорганизмов, прирост биомассы которых происходит за счет потребления углерода жировых веществ, входящих в состав загрязняющих компонентов стока.

Известен способ биологической очистки сточных вод производства синтетических жирозаменителей активным илом, содержащим комплекс бактериальных штаммов Bacillus danicus, Bacillus platychoma, Bacterium aliphaticum при концентрации ила 5,0-6,8 г/л (авт. свид. СССР №789430 М Кл.³ C02F 3/34, 1980).

Недостатком предлагаемого способа является низкая степень очистки. В соответствии МДК 3-01.2001 жиры и масла относятся к органическим соединениям, которые могут удаляться из сточных вод микроорганизмами активного ила, однако степень удаления составляет не более 60% при максимальном содержании жиров в поступающих на биологическую очистку стоках не более, чем 50 мг/л. Поступление на биологическую очистку жиров в количествах, превышающих 50 мг/л препятствует поступлению кислорода к микроорганизмам за счет образования вокруг хлопков активного ила жировой пленки, эффективность очистки стоков снижается.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки жиросодержащих сточных вод с одновременным получением белковой биомассы путем введения микроскопического гриба Aspergillus niger 288, который обладает комплексом гидролитических экзоферментов. Обработка стоков в течение 48-50 часов в условиях глубинного культивирования Aspergillus niger 288 достаточна, так как в этот период укладываются этап адаптации и роста гриба.

Недостаток предлагаемого способа заключается в длительности процесса культивирования, необходимости постоянного поддержания узкого интервала температур и рН среды, невысокий выход биомассы, что, возможно, связано с одновременным синтезом органических кислот.

Техническим результатом изобретения является повышение степени очистки сточной воды и извлечения жира, увеличение выхода белковой биомассы, удешевление процесса очистки путем сокращение сроков культивирования гриба, использования наиболее оптимальной для очистных сооружений температуры культивирования и более широкого диапазона кислотности среды.

Указанный технический результат достигается в результате использования штамма микроскопического гриба Hypomyces odoratus 94/77. Штамм хранится во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под номером F-242 и известен как продуцент средства для защиты сельскохозяйственных растений от фитопатогенных микроорганизмов - возбудителей болезней сельскохозяйственных культур (RU 2687340 С2, 13.05.2019), также как продуцент белковой биомассы на отходах пищевой промышленности (Буракаева А.Д., Петрова Г.В., Сорокун С.В., Игонтов П.В. Биотехнологические решения в утилизации отходов спиртовых, винодельческих и пивоваренных производств // Экология и промышленность России, 2018. - Т. 22. - №11. - С. 30-33). Продуцент белковой биомассы культивируют в биореакторах в аэробных условиях на жиросодержащих сточных водах. При культивировании на сточных водах, в состав которых входят жиры, штамм гриба Hypomyces odoratus 94/77 осуществляет биосинтез биомассы и удаление жиров из сточной воды в широком диапазоне температур 16-26°С и кислотности среды рН=4,5-6,0 в течение 16-24 часов.

Пример 1. Штамм Hypomyces odoratus 94/77 выращивают в глубинных условиях при температуре 24-26°С в течение 24 часов на сточной воде убойного цеха птицефабрики состава: БПК₅=2163±40 мг О₂/дм³; ХПК=11800±20 мг/дм³; взвешенные вещества=1500±375 мг/дм³; общий азот=281 мг дм³, фосфат-ионы=79,7±24 мг/дм³; хлорид-ионы=281±128 мг/дм³; жиры и масла=574±31 мг/дм³; рН_исх=7,0. В этом случае нарастание биомассы слабое, через 48 часов роста составило 2,6 г абсолютно сухого вещества на 1 л культуральной жидкости (г АСВ/л).

Пример 2 Способ осуществлялся согласно примеру 1, только выращивание гриба ведут при исходном рН=3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 и температуре 24-26°С. Результаты по накоплению биомассы и ферментативной активности через 24 часа роста культуры представлены в таблице 1, которые указывают, что рН_исх.=4,0-6,0 обеспечивает наиболее максимальный рост гриба и его ферментативную активность.

Пример 3 Способ осуществляется согласно примеру 1, только культивирование проводится при рН_исх=4,0-6,0 и температуре 24-26°С в течение 12, 16, 24 и 48 часов роста культуры. Результаты определения накопления биомассы, липазной активности, а также изменений показателя химического потребления кислорода (ХПК) и содержания жира в сточной воде, представлены в таблице 2. Из анализа полученных результатов можно сделать вывод, что прирост биомассы гриба происходит уже через 16-24 часа роста за счет потребления жиров, о чем можно судить по значениям снижения показателей ХПК и содержания жира. В то же время в культивировании гриба более, чем 24 часа роста нет необходимости, так как данный период обеспечивает достаточный прирост биомассы и снижение ХПК. Сравнительный анализ прототипа и предлагаемого способа представлен в таблице 3. Предлагаемый способ очистки жиросодержащих сточных вод имеет преимущества по сравнению с прототипом: сокращаются сроки культивирования до 16-24 часов; увеличивается диапазон кислотности среды (рН=4,5-6,5), оптимальный для роста гриба на жиросодержащих сточных водах и накопления биомассы; температура культивирования 24-26°С не требует дополнительных затрат на нагрев стоков в зимний период; увеличивается выход биомассы гриба; значительно снижается содержание жира в сточной воде и показатель химического потребления кислорода (ХПК).

Изобретение относится к способам биохимической обработки сточных вод, поступающих от скотобоен, предприятий масло-жировой промышленности, пищевых предприятий. В сточные воды вводят культуры микроскопического гриба Hypomyces odoratus 94/77 ВКПМ F-242. Его культивирование ведут в диапазоне рН среды (4,0-6,0) и при температуре сточной воды 24-26°С. Обработку воды осуществляют в течение 16-24 часов. Технический результат: повышение степени очистки сточной воды и извлечения жира, увеличение выхода белковой биомассы, удешевление процесса очистки путем сокращения сроков культивирования гриба, использования наиболее оптимальной для очистных сооружений температуры культивирования и более широкого диапазона кислотности среды. 3 табл., 3 пр.

Способ очистки жиросодержащих сточных вод, предусматривающий введение в сточные воды культуры микроскопического гриба, отличающийся тем, что в качестве гриба используют штамм гриба Hypomyces odoratus 94/77 ВКПМ F-242, культивирование ведут в широком диапазоне рН среды 4,0÷6,0 и при температуре сточной воды 24÷26°С, а обработку воды осуществляют в течение 16-24 часов.