Штамм микромицета MoNILIa caNDIDa, используемый для очистки сточных вод от синтетических жирных кислот Советский патент 1992 года по МПК C12N1/20 C02F3/34 

Ч го со

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 ис- пользовании 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

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 синтетических 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 (ВПК) 5500-11500 мг 02/л. Сточные воды характеризуются повышенной температурой (37-40°С). По кон00

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 ней- трализации 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 составля- ет 0,3-0,5 г/л. На восстановление концентрации активного ила и жизнедеятельности микроорганизмов требуется несколько месяцев.

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 так- же 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 кис- лорода и улучшения седиментационных свойств активного ила. Сточные воды, содержащие СЖК, нейтрализуют до рН 6-6,5, смешивают с культурой водоросли Chlorella 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 t 20-25°C при естественном освещении с аэрацией в ночное время, после чего сточные воды с водорослями направляют в аэротенк. 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 нефтепродукты, в пределах 1:6-1:9. На стадии смешения сточных вод с культурой водоросли Chiorella vulgaris 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 40%. 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 Moniiia 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 ВКПМ 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 синтетиче- ские жирные кислоты. На среде Чапека при

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 Ci-Ci4 в количестве до 600 мг О/л по бихроматной окисляемо- сти.

Оптимальной концентрацией синтетических жирных кислот для развития штамма при непрерывном культивировании его вла- бораторной 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 Monilia Candida депонирован во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под номером F-407.

Шгамм Monilia Candida ВКПМ № F-407 характеризуется следующими культураль- но-морфологическими и физиолого-биохи- мическими признаками.

Культура л ьно-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.

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

0 яйцевидные, одноклеточные, бесцветные, 6-7 х 5 мк.

Физиолого-биохимические признаки. Аэроб. Температурный диапазон роста 20- 30°С. Оптимальная температура роста 235 27°С. Максимальная, скорость роста при 23-27°С. Оптимум рН 5,5-7,0.

Отношение к источникам углерода. Хорошо усваивает и растет на глюкозе, сахарозе, лактозе, фруктозе, хуже растет на

0 манните. Хорошо усваивает и.растет на углероде синтетических жирных кислот Ci-Ci4 (сточные воды производства синтетических жирных кислот). Использует минеральный и органический азот, пептон

5 использует в качестве источника азота и углерода. На сусло-агаре хорошо растет без стимуляторов, на среде Чапека рост замедленный, значительно ускоряется при добавлении биотина.

0 Хорошо хранится в лиофильно высушенном состоянии. Генетические особенности (ауксотрофность) - прототроф.

Активность штамма. Штамм-деструктор синтетических жирных кислот Ci-Ci4 ис5 пользуется для очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих жирные кислоты. Полезное действие деструктор сохраняет в течение 4,5 лет.

Сущность изобретения поясняется сле0 дующими примерами обработки сточных вод, содержащих синтетические жирные кислоты, без использования и с использованием штамма Monilia Candida ВКПМ Ms F- 407.

5 Пример.В лабораторный аэротенк- отстойник загружают активней ил, предва- рительно отобранный из городских очистных сооружений, из расчета 1 г/л. 2 сут аэрируют и подают на аэротенк жидкую ми0 неральную питательную среду, содержащую, мг/л: ( - 400, К2НР04 - 100, MgS04 - 50, NaCI - 50, следы FeCb и 500 мг/л сахарозы в качестве источника углерода. Через 2 сут в качестве источника углеро5 да 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

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 первые сутки эффективность очистки низкая, что свидетельствует о необходимости осуществлять биохимическую очистку при проведении предварительной адаптации активного ила к жирным кислотам. Только 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 нагрузки 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 неудовлетворительной работе аэротенка.

П р и м е р 2. Штамм Monilia Candida ВКПМ F-407 выращивают на среде Чапека, содержащей на 1 л водопроводной воды 5 г сахарозы, 100 мл воды производства синтетических жирных кислот, 2 г NaNOs, 1 г - КН2Р04, 0,5 г MgS.CM, следы FeSCU 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 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 концентрация органических веществ снижается на 56% по ХПК, а по БПКбна 63%. На вторые сутки концентрация органических веществ в сточной воде увеличивается до 650 мг О/л. Эффективность очистки 93% по ХПК и 95% по ВПК. Концентрация органических веществ через 20 сут составляет до 1150 мг О/л и в дальнейшем увеличивается до 1440 мг О/л. Очистку сточных вод от кислот проводят в нестерильных условиях и помимо штамма М. Candida ВКПМ F-407 в биоценозе сооружения развиваются бактерии и простейшие, но при посевах проб из установки Monilia Candida постоянно обнаруживается 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 остзется довольно высокой. Недостатком работы установки является ухудшение седимента- ционных 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 ВКПМ F-407, используемый для очистки сточных вод от синтетических жирных кислот.

Рост штамма Monilia Candida на среде Чапека при различных концентрациях сахарозы с добавлением воды производства синтетических жирных кислот

о

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

Таблица2