Способ селекции ассоциаций микроорганизмов-деструкторов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 14 15/00, С 02 Р 3/3 ЗН 4 С ации ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В. Думанского(56) Гвоздяк П.,И Дмитренко Г.Н., Куликов Н.И, Очистка промышленных сточных вод прикрепленными микроорганизмами. - Химия и технология воды 1985, т, 7, М 1, с, 64-67.Дмитренко Г.Н., Удод В.М Гвоздяк П.И. Разрушение морфолина прик. репленными микроорганизмами. - Химия и технология воды, 1985, т. 7, В 3, с, 71-73.(54) СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ АССОЦИАЦИЙ МИКРООРГАНИЗМОВ-ДЕСТРУКТОРОВ(57) Изобретение относится к микробиологической очистке сточных вод икасается получения ассоциаций микро-организмов-деструкторов токсическихвеществ, предназначенных для очисткимногокомпонентных и высококонцентрированных сточных вод, Целью изобретения является увеличение деструктивнойактивности и расширение функциональных возможностей ассоциаций и их устойчивости к нагрузкам по токсическим веществам. Способ заключается втом, что образец субстрата помещают в питательную среду с токсическимивеществами и проводят периодическоекультивирование содержащихся в неммикроорганизмов до отчетливо регистрируемой убыли наиболее стойкого кбиодеградации токсиканта, после чегов среду вводят носитель для аутоиммобилизации микроорганизмов и начинают повышать концентрацию токсическихвеществ по мере 50%-ного разрушениянаиболее стойкого из них, пока деструктивная активность ассоциации поотношению к нему не снизится до 35457. от максимально достигнутой в этихусловиях 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 25-353 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 ассоци составляет 2-3 месяца, 3 таблИзобретение относится к микробиологической очистке сточных вод и касается получения ассоциаций микроорганизмов-деструкторов токсических веществ, предназначенных для очисткимногокомпонентных и высококонцентрированных сточных вод. Цель изобретения - увеличение деструктивной активности и расширения 10функциональных воэможностей ассоциаций и их устойчивости к нагрузкам по токсическим веществам.Способ заключается в том, что образцы субстратов, желательно имевших более или менее продолжительный 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% содержания наиболее стойкого к биодеградации токсиканта), после чего в среду вводят любой носитель для аутоиммобилизации г 30 микроорганизмов и продолжают культивирование в тех же периодических условиях, дробно повышая концентрацию токсикантов по мере 507.-ного разрушения наиболее устойчивого из них до 35 тех пор, пока максимально достигнутый в этих условиях уровень его разрушения не снизится до 35-457, после чего ассоциацию микроорганизмов, иммобилизованную на носителе, переносят Щ в условия непрерывного культивирования и продолжают обработку возрастающими концентрациями до того момента, когда деструктивная активность ассоциации по отношению к наиболее устой- д чивому токсиканту снизится до 25-35% от максимально достигнутой уже в условиях непрерывного культивирования величины, после чего концентрацию токснческих веществ постепенно снижают 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 возрастающими концентрациями токсических веществ для повышения ихдеструктивной активности,Способ позволяет повысить активность ассоциации в 3-5 раз н увеличить устойчивость к токсикантам в2-7 раз.Продолжительность селекции ассоциации составляет 2-3 месяца.,Соотношение между концентрациейосновного токсического вещества,уровнем его разрушения и количествомжизнеспособных клеток микроорганиз-мов в ассоциации представлено втабл. 1.П р и м е р 1. Для селекции ассоциации микроорганизмов-деструкторовнадсмольных сточных вод производства анилино-фенол-формальдегидныхсмол, содержащих 2,47 фенола, 3,67метанола и 2,3% формальдегида, берут100 г соскоба со стен отстойника этихвод и помещают в колбы Эрленмейераемкостью 1 л. Средой для культивирования микроорганизмов служат реальные сточные воды отстойника, разбавленные водопроводной водой таким образом, чтобы первоначальное содержание наиболее стойкого из токсическихсубстратов (фенола) не превышало500 мг/л, и при этом добавляют соли,г/л: 1 0 ИН 4 ИОз0 7 КНРО О 3КН РО, 0,1 МАЗО.Первую стадию селекции осуществляют в условиях периодического культивирования: колбы помещают на качалку с 150 об/мин при 34 С, Ежедневно определяют убыль токсических веществ в среде по общепринятым методи"кам. После отчетливо регистрируемойубыли (на 307) наиболее стойкого кбиоразрушению токсического вещества(фенола) в среду вносят носитель(стеклоерш массой 10 г) для закрепления микроорганизмов. Затем по мере50%-ной убыли фенола концентрациютоксических веществ увеличивают синтервалом 250 мг фенола/л до величины 2 г/л, при которой уровень разрушения фенола снижается до 457. от максимально достигнутого (табл. 1,этап 1).Затем носитель с ассоциацией микроорганизмов, отселекционированнойна первой стадии, помещают в условиянепрерывного культивирования: в колонку прямоточной установки емкостьюл с автоматической подачей сточнойводы при Д = 0,033 ч , и продолжаютповышать концентрацию токсическихвеществ в подаваемом в установку растворе с интервалом 500 мг/л фенолас 2 г/л до величины 12 г/л, при которой степень разрушения фенола снижается до 35 от максимально достигнутой в .протоке, после чего нагрузкупо токсическим веществам уменьшают стем же интервалом (500 мг/л) до величины, равной 5 г/л фенола, при которой уровень его разрушения оказывается максимальным для данных условий - 98(табл, 1, этап 11),Общая продолжительность селекции 15ассоциации по данному способу составляет 2-3 мес,По способу получена ассоциациямикроорганизмов-деструкторов для очистки надсмольных сточных вод производства анилино-фенол-формальдегидных смол (ПО "Карболит" ), содержащихфенол, метанол и формальдегид, и состоящая из Вас 111 цз 11 сЬепЕогппз(40%), Васз.11 цз те 8 аСегшш (40 ) иРзецс 1 отопаз зр. (20 ).Для сравнения деструктивной активности ассоциаций, полученных предлагаемым и известным способами, изуча-ют удельную производительность ассоциаций по известной формуле: Пр(С -Со) Д, где С, - исходная концентрация токсического вещества; Соего оСтаточная концентрация; Д - скорость разбавления, Полученные расчетыприведены в табл, 2.35Как видно из табл. 2, удельная производительность ассоциации по известному способу составляет 0,018 г лча по предлагаемому 0,2178 г л ч- ,т,е. в 12 раз выше.Для сравнения устойчивости ассоциаций, полученных предлагаемым и изизвестным способами, к нагрузкам потоксическим веществам бактериальную 45массу каждой ассоциации из расчета10 клеток/мл вносят в два ряда колбемкостью 50 мл с синтетической питательной средой, содержащей смесь химически чистых веществ фенол-метанол-формальдегид в концентрации от 1до 10 г/л, и устанавливают ту наивысшую концентрацию ксенобиотиков, прикоторой число жизнеспособных клетокв ассоциации не снижается, Определение микробной биомассы проводят через 5524 ч контакта по оптической плотности бактериальньгх суспензий, которуюизмеряют при 600 нм на спектрофотометре рейо 1 Эксперимент показалчто ассоциация, полученная по предлагаемому способу, после 24 ч контактас ксенобиотиками не снижает жизнеспособности при нагрузке фенол-метанол-формальдегидом в концентрации 4-5-5 г/л, а по известному способупри 1-2-2 г/л соответственно,П р и м е р 2, Для селекции ассоциации микроорганизмов-деструкторовс целью использования ее для очисткисточных вод производства "АНОД" отгексаметилендиамина (ГМД) и соли АГ(адипиновая кислота и гексаметилендиамин) почвенную болтушку активного ила (4 г) помещают в колбу Эрленмейера емкостью 1 л, В дальнейшем выполняют манипуляции, аналогичные описанным в примере 1,Общее время адаптации микроорганизмов по данному способу 2-3 мес.Полученная ассоциация разрушает гексаметилендиамин за 48 ч на 99 ,П р и м е р 3. Для селекции ассоциации микроорганизмов-деструктороворганических соединений производстваполиизоцианата (анилина и др.) сточную воду из промотвала (500 мл) помешают в колбы Эрленмейера. В дальнейшем применяют манипуляции, описанные в примере 1.Общее время адаптации комплексамикроорганизмов-деструкторов - 2 мес.Ассоциация разрушает анилин за 24 чна 100 .,Сравнительные данные по деструктивной активности ассоциаций, полученных для очистки различных сточныхвод изве"тными и предлагаемым способами, приведены в табл. 3.Формула изобретенияСпособ селекции ассоциаций микроорганизмов-деструкторов для очистки сточных вод, предусматривающий формирование ассоциаций в процессе перио. ,цического или непрерывного культивирования микроорганизмов в питательной среде с постепенно возрастающей концентрацией токсических веществ и аутоиммобилизацией микроорганизмов на носителе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения деструктивной активности и расширения функциональных возможностей ассоциаций и их устойчивости к нагрузкам по токсическим веществам, культивирование1409657 и а ходная кон- Разрушениентрация фено- нола, 7ла, г/л оличество жиэнепособных клеток,7 а л ции Условия культивировани непре- периорывное дичес- кое ерывв- периорио- неичес- но е е о 5 79,4,4,5,бб,4 8 б,5 7,0 осуществляют в две стадии с изменение условий с периодических на непрер вные, при этом на первой стадии к нцентрацию токсических веществ по- в пдают до уровня, при котором деструктивная активность ассоциации по тношению к наиболее стойкому к биоградации токсиканту из числа присутствующих в среде снижается до 35- 57 от максимально достигнутой в этих словиях величины, а затем процесс существляют в непрерывных условиях концентрацию токсических веществ одолжают повьппать до уровня, при отором деструктивная активность ассопиации по отношению к этому же веществу снижается до 25-353 от максимально достигнутой в этих условиях .величины, вслед за чем концентрациютоксических веществ снижают до величины, при которой ассоциация осуществляет максимальное разрушение наиболее устойчивого токсикант,"., приэтом процесс на второй стадии проводят с аутоиммобилизованной ассоциацией, полученной на первой стадии,для чего носитель с микроорганизмаминепосредственно переносят из периодических условий в не рерывные,(С,-С,) Д,г. лч С Г/л С СрГ/Л С г/л Способ Известный 1,403 0,945 0,557 0,018 11 редлагаемый 4,025 0,350 3,675 0,2178 П р и м е ч а н и е, Д = 0,033 ч-ф .Таблица 3 чКоличество разрушенных ксенобиотиков, г/л Известные способы периодический непре- рывный 1 Фенол 6,3 Метанол 13 20 Формальдегид 2,5 12 11 Соль АГ 1 111 Метакрилат 0,5 0,3 0,7 0,5.оставитель С. ЛяхТехред Л Олийн к Корректор З.Лончакова редактор И. СегляникЗаказ 3446/26 Тираж 520 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5