Способ селекции ассоциаций микроорганизмов-деструкторов Советский патент 1988 года по МПК C02F3/34 C12N1/00 

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 функциональных возможностей ассоциаций и их устойчивости к нагрузкам по токсическим веществам.

Способ заключается в том, что образцы субстратов, желательно имевших более или менее продолжительньй контакт с теми токсикантами, для разрушения которых отбирается предлагаемым способом ассоциация, например, ил отстойников соответствующих сточ- ных вод, помещают в питательную среду с невысокими концентрациями токсических веществ и проводят периодическое культивирование содержащихся в них микроорганизмов до отчетливо регистрируемой убыли токсических веществ (не менее 30% содержан1|я наиболее стойкого к биодеградации токсиканта) , после чего в среду вводят любой носитель для аутоиммобилизации микроорганизмов и продолжают культивирование в тех же периодических условиях, дробно повьшая концентрацию токсикантов по мере 50%-ного разрушения наиболее устойчивого из них до тех пор, пока максимально достигнутый в этих условиях уровень его разрушения не снизится до 35-45%, после чего ассоциацию микроорганизмов, иммобилизованную на носителе, перенося в условия непрерывного культивирования и продолжают обработку возрастающими концентрациями до того момента, когда деструктивная активность ассоциации по отношению к наиболее устой чивому -токсиканту снизится до 25-35% от максимально достигнутой уже в условиях непрерывного культивирования величины, после чего концентрацию ;.

токсических веществ постепенно сни

жают 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 возрастакяцими концентрациями

O

5 0 5 0 5 0 5

0

токсических веществ для повышения их деструктивной активности.

Способ позволяет повысить активность ассоциации в 3-5 раз и увеличить устойчивость к токсикантам в 2-7 раз.

Продолжительность селекции ассоциации составляет 2-3 месяца.

.Соотношение между концентрацией основного токсического вещества, уровнем его разрушения и количеством жизнеспособных клеток микроорганизм мов в ассоциации представлено в табл. 1.

Пример 1. Для селекции ассоциации микроорганизмов-деструкторов надсмольных сточных вод производства анилино-фенол-формальдегидных г смол, содержащих 2,4% фенола, 3,6% метанола и 2,3% формальдегида, берут 100 г 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 превьш1ало 500 мг/л, и при этом добавляют соли, г/л: 1,0 NH4NOj; 0,7 0,3 KHj.P04; 0,1 MgS04.

Первую стадию селекции осуществляют в условиях периодического культивирования: колбы помещают на качалку с 150 об/мин при , Ежедневно определяют убыпь токсических веществ в среде по общепринятым методикам. После отчетливо регистрируемой убыли (на 30%) наиболее стойкого к биоразрушению токсического вещества (фенола) в среду вносят носитель (стеклоерш массой 10 г) для закрепления микроорганизмов. Затем по мере 50%-ной убьши 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, -i этап I).

Затем носитель с ассоциацией микроорганизмов, отселекционированной на первой стадии, помещают в условия непрерывного культивирования: в колонку прямоточной установки емкостью 1 л с автоматической подачей сточной воды при Д 0,033 , и продолжают

314

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 величины, равной 5 г/л фенола, при которой уровень его разрушения оказывается максимальным дпя 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 производства анилино-фенол-формальдегид- ных 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 предла- и известным способами, изуча-| ют удельную производительность ассоциаций по известной формуле: Лр (С,-Со)-Д, где С, - исходная концентрация токсического вещества; CQ - его остаточная концентрация; Д - скорость разбавления. Полученные расчеты приведены в табл. 2.

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

Для сравнения устойчивости ассоциаций, полученных предлагаемым и из- известным способами, к нагрузкам по токсическим веществам бактериальную массу каясдой 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 1-0 г/л, и устанавливают ту наивысшую концентрацию ксенобиотиков, при которой число жизнеспособных клеток в ассоциации не снижается. Определение микробной, биомассы проводят через 24 ч контакта по оптической плотности бактериальньтх суспензий, которую измеряют при 600 нм -на спектрофото-

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

,574

мет ре Spekol.. 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 ЛНИД от гексаметилендиамина (ГМД) и соли АГ (адипиновая кислота и гексаметнлен- диамин) почвенную болтушку активно- го ила (4 г) помещают в колбу Эрлен- мейера емкостью 1 л. В дальнейшем выполняют манипуляции, аналогичные описанным в примере 1.

Обп;ее время адаптации микроорганизмов по данному способу 2-3 мес, Полученная ассоциация разруитает гёк- caмeтилeндиa fин 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) помещают в колбы Эрленмейера. В даль- - i нейшем 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 известными и предлагаемым спосо- бам-1, приведены в табл. 3„

Формула изобретения

Способ селекции ассоциаций микроорганизмов-деструкторов для очистки сточных вод, предусматривающий формирование ассоциаций в процессе периот дического или непрерывного культивирования микроорганизмов в питатель- ной 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 устой Зивости к нагрузкам по токсическим веществам, культивирование

i

осуществляют в две стадии с изменением условий с периодических на непре- рьганые, при этом на первой стадии концентрацию токсических веществ по-

вьппают до уровня, при котором деструктивная активность ассоциации по отношению к наиболее стойкому к биодеградации токсиканту из числа присутствующих в среде снижается до 35- 45% от максимально достигнутой в эти : словиях величины, а затем процесс осуществляют в непрерывных условиях

концентрацию токсических веществ продолжают повышать до уровня, при котором деструктивная активность ассоциации по отношению к этоЛу же веществу снижается до 25-35% от максимально достигнутой в этих условиях величины, вслед за чем концентрацию токсических веществ снижают до величины, при которой ассоциация осуще ствляет максимальное разрушение наиболее устойчивого токсиканта, при

этом процесс на второй стадии проводят с аутоиммобилизованной ассоциа дней, полученной на первой стадии, для чего носитель с микроорганизмами непосредственно переносят из периодических условий в непрерывные.

Т а б л и ц а 1

1409bS78

Продолжение табл, 1

1409.65710

. а б л и ц а 2

,, г/л С,, г/л С,-С5, (С,-Со) Д,

г/лг. л-ч1,403 0,945 0,5570,018

4,025 0,350 3,6750,2178

ечание. Д 0,033 ч- ,

IТаблица 3

сточных Количество разрушенных ксегрязни- нобиотиков, г/л

Известные способы Предлагаемый

периоди- непре- способ ческийрывный

Изобретение относится к микро биологической очистке сточных вод и касается получения ассоциаций микроорганизмов-деструкторов токсических веществ, предназначенных для очистки многокомпонентных и высококонцентри- рованных 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 аутоим- мобилизации 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

16,312 2 1320 2,512.18

136

125

0,513 0,3.0,72

0,514 0,725

135