авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Локальная очистка промышленных сточных вод с помощью биопрепарата ленойл

На правах рукописи

КОБЫЗЕВА НАДЕЖДА ВАЛЕРЬЕВНА ЛОКАЛЬНАЯ ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД С ПОМОЩЬЮ БИОПРЕПАРАТА «ЛЕНОЙЛ» 03.00.23 – биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Уфа – 2009 2

Работа выполнена в Институте биологии Уфимского научного центра РАН в рамках темы «Ферменты и метаболиты почвенных и ризосферных микроорганизмов» (номер государственной регистрации ГР № 01200210612)

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Логинов Олег Николаевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Киреева Наиля Ахняфовна заслуженный деятель науки РФ, доктор биологических наук, профессор Еремец Владимир Иванович

Ведущая организация: Институт Биохимии и Физиологии Микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской Академии Наук

Защита состоится г. в часов на заседании «15»_мая2009 14. Объединенного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 002.136.01 при Институте биологии Уфимского научного центра РАН по адресу: 450054, г. Уфа, Проспект Октября, 69, тел/факс: 8 (347) 235-62-47, e mail: ib@anrb.ru C диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского научного центра РАН и на официальном сайте АН РБ по адресу:

http://www.anrb.ru/inbio/dissovet

Автореферат разослан «_»2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, Р.В.Уразгильдин кандидат биологических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Присутствие в сточных водах промышленных предприятий химических загрязнителей в высокой концентрации создает серьезные трудности при их очистке.

Микроорганизмы активного ила биологических очистных сооружений, хорошо зарекомендовавшие себя при обезвреживании хозяйственно-бытовых стоков, сталкиваясь с загрязнителями – ксенобиотиками часто страдают от их токсического воздействия, не способны быстро и полно удалять их из очищаемой воды. Перспективным способом преодоления этой проблемы может быть предварительная детоксикация таких вод на установках локальной очистки непосредственно на предприятиях до сброса в городские коллекторы. Использование на установках локальной очистки специальных микроорганизмов-деструкторов, способных к расщеплению трудно разлагаемых органических загрязнителей до простых веществ, позволит добиться почти полной их минерализации без значительных энергозатрат. В случае многокомпонентного загрязнения вод необходимая глубина очистки может быть достигнута за счет комбинирования катаболических возможностей в сообществах микроорганизмов, поскольку их способность к биодеградации выше, чем у чистых культур (Илялетдинов, Алиева, 1990).

Однако применение описанного выше подхода с включением подобных установок в систему очистных сооружений различных предприятий требует разработки индивидуальных технологий и применения специально подобранных микробных культур для обработки промышленных стоков в зависимости от типа органического загрязнения. Одним из наиболее часто встречающихся типов является многокомпонентное загрязнение с преобладанием в его составе веществ углеводородной природы. Поэтому изучение процесса детоксикации и выбор способов очистки таких сточных вод является в настоящее время актуальной проблемой.

Цель исследований. Изучение возможности локальной очистки сточных вод от углеводородов и их производных с помощью микроорганизмов деструкторов.

Задачи исследований.

1. Изучение возможности утилизации жиров, углеводородов и их производных, входящих в состав сточных вод микроорганизмами биопрепарата «Ленойл» и бактериями рода Serratia.

Исследование процесса иммобилизации микроорганизмов 2.

биопрепарата «Ленойл» и бактерий рода Serratia на различных носителях.

Оценка жизнеспособности и деструктивной активности иммобилизованных клеток микроорганизмов.

3. Исследование процесса локальной очистки жиро- и углеводород содержащих сточных вод с использованием микроорганизмов-деструкторов, иммобилизованных на адсорбенте.

Научная новизна. Впервые доказана способность консорциума микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» и продуцента липолитических ферментов ИБ к утилизации загрязнителей Serratia species 3- углеводородной природы в составе промышленной сточной воды сложного химического состава.

Установлено увеличение глубины биологического разложения растворенных и эмульгированных в сточных водах органических загрязнителей биопрепаратом «Ленойл» и липолитическим штаммом Serratia species ИБ 3-1 после иммобилизации этих бактерий на твердых носителях.

Практическая значимость. Предложен способ локальной очистки сточных вод ОАО «Стеклонит», позволяющий удалить из них значительную часть углеводородов и других органических веществ. Данный способ после соответствующей доработки может быть рекомендован для очистки иных углеводородсодержащих промышленных сточных вод.

Найдена новая область практического применения биопрепарата «Ленойл» и продуцента липолитических ферментов Serratia species ИБ 3-1, связанная с их использованием в процессе очистки многокомпонентных промышленных сточных вод, загрязненных углеводородами и жирами.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на и Международной научно-технической XIX XXI конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (Уфа, Международной научно-технической 2006, 2008), III конференции «Наука, образование, производство в решении экологических проблем» (Уфа, 2006), Международной научно-практической конференции и нефтехимия «Нефтегазопереработка – 2007» (Уфа, 2007), III Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии Южного Урала» (Оренбург, 2007), II Санкт-Петербургском Международном Экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека» (Санкт Петербург, Международной научно-технической конференции 2007), научно-техническое сотрудничество. Наука «Китайско-Российское образование-инновации» (Харбин, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых научных журналах, входящих в Перечень ВАК, рекомендованных для соискателей ученой степени кандидата биологических наук.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследования, экспериментальной части главы), заключения, выводов, списка ( цитируемой литературы. Работа изложена на 131 странице, содержит таблицы и 4 рисунка. Список использованной литературы включает наименования, из них 107 на русском языке.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность за неоценимую помощь и поддержку при выполнении работы сотрудникам лаборатории биологически активных веществ Института биологии УНЦ РАН в.н.с., к.т.н. Силищеву Н.Н., с.н.с., к.б.н. Бакаевой М.Д., сотрудникам лаборатории прикладной микробиологии с.н.с., к.б.н. Галимзяновой Н.Ф., с.н.с., к.б.н. Бойко Т.Ф.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Объектами исследований являлись консорциум микроорганизмов нефтедеструкторов биопрепарата «Ленойл» и бактерии Serratia species ИБ 3 1 – продуцент липолитических ферментов, запатентованные в Российской Федерации (Пат. РФ № 2232806, 2308485).

В экспериментах использовали сточную воду из отстойника накопителя ОАО «Стеклонит». В качестве загрязняющих веществ сточная вода содержит парафин, стеарин, вазелин, трансформаторное масло, закрепитель ДЦУ (продукт взаимодействия дициандиамида с формалином), препарат ОС-20 (смесь полиэтиленгликолевых эфиров высших жирных спиртов), являющимися компонентами «замасливателя», используемого при производстве стеклянного волокна.

Биомассу консорциума микроорганизмов Bacillus brevis и Arthrobacter ИБ ДТ биопрепарата получали species 5 (основа «Ленойл») культивированием на жидкой питательной среде Раймонда (Практикум, 1976) следующего состава, г/л: Na2CO3 – 0,1;

CaCl2 – 0,01;

MnSO4·7H2O – 0,02;

FeSO4·7H2O – 0,02;

NaH2PO4 – 1,5;

K2HPO4 – 1,0;

MgSO4·7H2O – 0,2;

NH4NO3 – 2,0;

вода дистиллированная – до 1 л. В качестве единственного источника углерода использовалось дизельное топливо – 1 мас.%.

Биомассу бактерий Serratia species ИБ 3-1 получали культивированием на питательной среде следующего состава (Поскрякова с соавт., 2007), мас.%: соевая мука – 2,5;

дрожжевой экстракт – 4,0;

К2НРО4 – 0,5;

(NH4)2SO – 0,1.

Эксперименты по очистке модельных растворов, содержащих углеводороды, проводили на качалке УВМТ-12-250 в колбах Эрленмейера объемом 250 мл при температуре 280С со скоростью вращения 180 об/мин.

Модельные растворы представляли собой жидкую минеральную среду Раймонда с углеводородами в качестве источника энергии и инокулят в виде трехсуточной культуры микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» с титром клеток 2-3·108 КОЕ/мл или суточной культуры бактерий Serratia sp. ИБ 3-1 с содержанием клеток 3·109 КОЕ/мл. Остаточное содержание углеводородов определяли весовым методом после экстракции хлористым метиленом.

Численность углеводородокисляющих микроорганизмов в сточной воде или модельных растворах учитывали на среде Раймонда со стерильной смесью углеводородов в качестве источника углерода (Сэги, 1983).

Иммобилизацию микроорганизмов на сорбентах проводили согласно методике (Синицын с соавт., 1994). В качестве сорбентов использовались:

керамзит (ТУ 5712-016-206727181-2003 – «БашИНКОМ»), керамзит (ТУ 5712-024-11158098-2003 – МНПП «Фарт»), активированный уголь (ТУ 6-17 5795739-101-89 – ОАО «Сорбент»), пенополиуретан (ТУ 2254-001-42816520 99) и синтепон (ООО «Котовский завод нетканых материалов).

Эксперименты по очистке сточных вод ОАО «Стеклонит» проводились на лабораторной модели аэротенка АК-210 с рабочим объемом, равным 8 л, при постоянной аэрации.

Статистическую обработку результатов проводили, используя t критерий Стьюдента на 5% уровне значимости. Данные, полученные в опытах, были обработаны на персональном компьютере с помощью программы Microsoft Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УТИЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СТОЧНОЙ ВОДЫ ОАО «СТЕКЛОНИТ» МИКРООРГАНИЗМАМИ БИОПРЕПАРАТА «ЛЕНОЙЛ» И БАКТЕРИЯМИ РОДА SERRATIA В модельных экспериментах изучена деструктивная активность микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» и бактерий Serratia sp. ИБ 3-1 по отношению к углеводородам в жидкой среде. Источником углеводородов являлось дизельное топливо и минеральное масло, вносимое в количестве мас.% в модельный раствор, содержащий минеральные соли питательной среды Раймонда и инокулят микроорганизмов. Результаты экспериментов свидетельствовали о наличии способности к разложению углеводородов у бактерий Serratia sp. ИБ 3-1. Так, степень биодеструкции углеводородов дизельного топлива и минерального масла для биопрепарата «Ленойл» за время эксперимента 4 суток составляла 77,5 и 61,2 мас.%, соответственно;

для бактерий Serratia sp. ИБ 3-1 аналогичные показатели составили 42,8 и 34,7 мас.%.

Микробиологический анализ показал, что в составе аборигенной микробиоты сточной воды ОАО «Стеклонит» представлены различные группы гетеротрофных бактерий, включая представителей рода Pseudomonas, олиготрофов и углеводородокисляющих микроорганизмов. Бациллы и микроскопические грибы в составе микробиоценозов изучаемой воды выявлены не были. Бактерии цикла азота были представлены группами нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов.

Важной особенностью микробиоты сточной воды, обнаруженной в ходе эксперимента, следует считать низкую численность углеводородокисляющих микроорганизмов (1,7·103 КОЕ/мл). Даже при создании благоприятных условий их количество оставалось незначительным.

Очевидно, полученные данные свидетельствуют о том, что сточная вода ОАО содержащая ряд углеводородных загрязнителей «Стеклонит», (трансформаторное масло, парафин, вазелин и др.) не может быть очищена в достаточной степени только за счет жизнедеятельности аборигенной микробиоты. Поэтому перспектива применения биопрепарата «Ленойл» и бактерий рода Serratia в очистке данной сточной воды представляла значительный интерес.

В связи с этим исследована возможность утилизации органических загрязняющих веществ, входящих в состав сточной воды ОАО «Стеклонит», биопрепаратом «Ленойл» и бактериями Serratia sp. ИБ 3-1.

Результаты экспериментов на качалке УВМТ-12-250 по биодеградации органических загрязняющих веществ (исходное содержание – 6,77 мас.%) сточной воды ОАО «Стеклонит» с использованием биопрепарата «Ленойл» и бактерий рода Serratia приведены в табл. 1.

Таблица Степень биодеградации органических загрязняющих веществ (мас.%) сточной воды (СВ) ОАО «Стеклонит» микроорганизмами биопрепарата «Ленойл» и бактериями Serratia sp. ИБ 3- Продолжительность эксперимента, сут Вариант 1 3 5 7 9 11 13 опыта СВ + 41,8 48,3 73,8 76,1 77,2 80,9 82,8 83, «Ленойл» СВ + Serratia 42,9 53,7 65,7 67,1 71,2 71,3 73,9 73, СВ (контроль) 3,8 7,2 11,8 11,8 20,1 23,3 29,4 37, Полученные результаты свидетельствуют, что внесение в сточную воду биопрепарата «Ленойл» привело к снижению концентрации загрязняющих веществ на 83,1 мас.% через 15 суток проведения эксперимента, деструктивная активность для бактерий Serratia species ИБ 3-1 составила 73, мас.% за такой же период времени. Под действием аборигенных микроорганизмов биодеструкция загрязняющих веществ составила только 37,2 мас.%.

Максимальная численность углеводородокисляющих микроорганизмов в варианте с внесением бактерий рода Serratia и биопрепарата «Ленойл» была зарегистрирована на 7 и 9 сутки проведения эксперимента и составила величину 94·105 и 12·106 КОЕ/мл, соответственно (рис. 1).

Результаты экспериментов свидетельствуют об интенсивном развитии углеводородокисляющих микроорганизмов, а также значительной степени биодеградации загрязняющих веществ, что показывает возможность биохимической очистки сточных вод ОАО «Стеклонит» микроорганизмами биопрепарата «Ленойл» и бактериями Serratia sp. ИБ 3-1.

численно сть УО М, ты с КО Е/м л 1 3 5 7 9 11 13 продолжительность эксперимента, сут биопрепарат "Ленойл" Serratia species ИБ 3- Рис. 1. – Численность углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) в сточной воде ОАО «Стеклонит» при внесении биопрепарата «Ленойл» и бактерий Serratia ИБ 3-1.

2. ИММОБИЛИЗАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ БИОПРЕПАРАТА «ЛЕНОЙЛ» И БАКТЕРИЙ РОДА SERRATIA НА РАЗЛИЧНЫХ АДСОРБЕНТАХ В лабораторных экспериментах проведена иммобилизация микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» и бактерий Serratia sp. ИБ 3-1 на различных твердых адсорбентах (табл. 2).

Микроорганизмы биопрепарата «Ленойл» и бактерии рода Serratia способны к иммобилизации на всех использованных в экспериментах адсорбентах, но в различной степени.

Исследовано влияние адсорбирующих материалов на жизнеспособность и функциональную активность микроорганизмов деструкторов. Необходимость проведения исследований для выяснения однородности и стабильности свойств штаммов микроорганизмов вызвана чувствительностью бактерий к различным способам хранения и поддержания их при лабораторном и промышленном культивировании (Синицын с соавт., Проведенные эксперименты показали, что иммобилизация 1994).

микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» на адсорбентах, использованных в исследованиях, не приводит к изменению видового состава консорциума бактерий Bacillus brevis и Arthrobacter species ИБ ДТ 5, характерного для биопрепарата «Ленойл» по ТУ 9291-016-22657427-2002.

Таблица Относительная масса микроорганизмов (мг/г) биопрепарата «Ленойл» и бактерий Serratia species ИБ 3-1, иммобилизованных на адсорбентах Вид адсорбента Микроорганизмы Бактерии биопрепарата Serratia species ИБ 3- «Ленойл» Керамзит (ТУ 5712-016-206727181-2003) 26,16±0,89 9,51±0, Керамзит (ТУ 5712-024-11158098-2003) 23,61±1,1 Активированный уголь (ТУ 6-17- 9,58±0,27 24,82±0, 5795739-101-89) Активированный уголь «CarboMax» 2,20±0,08 2,03±0, фирмы AQUAEL (Brooklin, USA) Комбинированный адсорбент 3,64±0,1 3,97±0, «ZeoCarbon» фирмы AQUAEL (Brooklin, USA) Пенополиуретан (поролон) 122,31±2,4 139,64±1, Синтепон 66,21±1,8 86,46±1, Для определения жизнеспособности иммобилизованных микроорганизмов был использован образец керамзита с адсорбированными на нем клетками бактерий, срок хранения которого (в сухой форме) при комнатной температуре составлял 14 суток. При интенсивном смыве клеток иммобилизованных микроорганизмов в питательную среду Раймонда получали инокулят, которым засевали жидкие среды, где в качестве единственного источника углерода служили углеводороды дизельного топлива, минерального масла или сточных вод ОАО «Стеклонит» (табл. 3).

Как показали результаты исследований, иммобилизованные микроорганизмы биопрепарата «Ленойл» сохраняют свою жизнеспособность и способность к росту на различных углеводородах. Аналогичные результаты получены и при определении жизнеспособности бактерий Serratia species ИБ 3-1, иммобилизованных на керамзите.

Таблица Жизнеспособность иммобилизованных клеток микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» Вариант Численность микроорганизмов, КОЕ/мл опыта 10 мин 1 сут 2 сут 3 сут 4 сут (4±1,3)·106 (1,9±0,5)·107 (3,7±1,5)·107 (3,1±1,5)·107 (8,5±2,3)· ДТ (3,3±0,8)·106 (9,0±1,9)·106 (1,3±0,4)·107 (2,8±0,9)·107 (6,3±2,4)· Минер.

масло (3,8±1,2)·106 (9,7±2,4)·106 (6,4±2,0)·106 (4±1,1)·107 (1±0,32)· СВ 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛОКАЛЬНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОАО «СТЕКЛОНИТ» НА ЛАБОРАТОРНОЙ МОДЕЛИ АЭРОТЕНКА С ИММОБИЛИЗОВАННЫМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ ДЕСТРУКТОРАМИ В экспериментах использовалась лабораторная модель аэротенка АК 210, конструктивные особенности которой позволяли изменять степень турбулентности жидкости в аппарате и, соответственно, степень насыщения жидкости кислородом (рис. 2). Этот показатель, вследствие того, что микроорганизмы-деструкторы консорциум микроорганизмов (и биопрепарата «Ленойл» и бактерии Serratia species ИБ 3-1) являются аэробными микроорганизмами, является важным технологическим параметром процесса очистки сточных вод. Оптимальная величина интенсивности аэрации, определенная экспериментально, составляла для лабораторной модели аэротенка 3,16 гО2/л·час.

Рис. 2. Принципиальная схема лабораторной модели аэротенка для локальной очистки сточных вод ОАО «Стеклонит» 1-слой сорбента с иммобилизованными микроорганизмами;

2-распределительная решетка с отверстиями;

3-трубка;

4-змеевик Эксперименты по очистке сточной воды проводились с использованием иммобилизованных на носителе микроорганизмов. В очищаемую сточную воду добавляли минеральную основу питательной среды Раймонда для стимуляции роста микроорганизмов.

Определение численности углеводородокисляющих микроорганизмов в сточной воде в процессе ее очистки с использованием иммобилизованных микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» (табл. 4) выявило положительную динамику этой величины. Численность микроорганизмов этой группы возрастала с 104 КОЕ/мл до·107 КОЕ/мл во всех вариантах эксперимента за время его проведения. Аналогичная тенденция отмечена и в экспериментах с использованием иммобилизованных бактерий Serratia species ИБ 3-1 (табл.5).

Таблица Показатели очистки сточной воды ОАО «Стеклонит» на лабораторной модели аэротенка с микроорганизмами биопрепарата «Ленойл», иммобилизованными на различных носителях Время Численность ХПК, Содержание Степень отбора микроорганизмов, мг/л остаточных биодеструк проб, сут. КОЕ/мл углеводородов, ции, мас.% мас.% керамзит (2,0 ±0,57)· Исходное 3571,1 6,94±0,83 значение (1,7±0,47)· 2 0,33±0,002 94, (2,4±0,61)· 3 1799,9 0,27±0,015 96, Активированный уголь (3,4±1,71)· Исходное 4012,6 5,56±0,307 значение (1,8 ±0,81)· 2 0,04±0,009 99, (3,2±0,97)· 3 841,5 0,01±0,001 99, синтепон (1,0±0,43)· Исходное 4881,6 5,73±0,402 значение (1,3±0,38)· 2 0,11±0,009 98, (1,2±0,3)· 3 1870,6 0,04±0,007 99, поролон (1,1±0,44)· Исходное 4786,7 6,03±0,404 значение (2,5±0,73)· 2 0,08±0,006 98, (1,2±0,38)· 3 1990,8 0,02±0,001 99, Таблица Показатели очистки сточной воды ОАО «Стеклонит» на лабораторной модели аэротенка с бактериями Serratia species ИБ 3-1, иммобилизованными на различных носителях Время Численность ХПК, Содержание Степень отбора проб, микроорганиз- мг/л остаточных биодеструк сут. мов, КОЕ/мл углеводородов, ции, мас.% мас.% керамзит (1,8±0,72)· Исходное 4523,8 6,48±0,0307 значение (4,8±2,1)· 2 0,32±0,027 95, (6,3±1,9)· 3 2497,4 0,30±0,013 95, Активированный уголь (2,0±0,84)· Исходное 5502,6 5,81±0,43 значение (2,9±·0,91) 2 0,08±0,005 98, (5,0±1,61)· 3 1546,4 0,06±0,007 99, синтепон (1,7±0,65)· Исходное 4824,6 5,51±0,31 значение (2,0±0,8)· 2 0,10±0,0092 98, (1,7±0,42)· 3 1951,6 0,04±0,0021 99, поролон (2,3±0,71)· Исходное 4625,5 5,97±0,41 значение (1,5±0,58)· 2 0,11±0,0081 98, (3,8±1,34)· 3 2142,2 0,10±0,007 98, Численность углеводородокисляющих микроорганизмов возрастала во всех вариантах эксперимента с 104 КОЕ/мл до 106 КОЕ/мл.

Интенсивное развитие микроорганизмов-деструкторов углеводородов в процессе ее очистки в аэротенке с иммобилизованными бактериями биопрепарата «Ленойл» позволило за сравнительно короткий промежуток времени добиться высокой степени удаления (96,1-99,8 мас.%) загрязняющих веществ. Показатель ХПК очищенной сточной воды по вариантам эксперимента снижался на 41,9 - 60,5% от исходной величины.

Эксперименты по очистке сточной воды в аэротенке с иммобилизованными бактериями Serratia species ИБ 3-1 также позволили за аналогичное время процесса снизить содержание органических загрязняющих веществ на 95,4-99,3 мас.%. При этом показатель ХПК очищенной сточной воды по вариантам эксперимента снижался на 39,8 51,2% от исходной величины этого показателя.

Сопоставляя результаты экспериментов по очистке сточной воды ОАО иммобилизованными микроорганизмами биопрепарата «Стеклонит» «Ленойл» (табл. 4) и бактериями Serratia species ИБ 3-1 (табл. 5) как по остаточному содержанию углеводородов, так и по снижению значения показателя ХПК, следует отметить, что хотя процесс очистки и протекает несколько эффективнее с использованием биопрепарата «Ленойл», существенных отличий в результатах очистки не отмечено.

Результаты экспериментов свидетельствуют также о том, что природа сорбента для иммобилизации микроорганизмов-деструкторов не оказывает существенного влияния на результаты процесса очистки сточных вод. Цель локальной очистки – удаление основной части органических загрязняющих веществ достигалась при использовании всех изученных в экспериментах сорбентах: керамзите, активированном угле, поролоне и синтепоне.

При выборе сорбента для иммобилизации микроорганизмов деструкторов при промышленной реализации процесса локальной очистки сточных вод ОАО «Стеклонит» решающими показателями в пользу того или иного сорбента будут являться, видимо, его стоимость и способность к регенерации. Среди исследованных нами сорбентов поролон и синтепон на основе синтетических волокон не способны к регенерации термическим способом, поэтому эти сорбенты могут рассматриваться как одноразовые с последующей их утилизацией (сжиганием). Стоимость активированного угля на сегодняшний день достаточно высока (около 40 тыс.руб/т), поэтому использование в качестве адсорбента сравнительно дешевого керамзита, отличающегося к тому же высокой механической прочностью и способностью к регенерации представляется наиболее целесообразным.

Целью следующих экспериментов являлось исследование возможности проведения непрерывного процесса локальной биохимической очистки сточных вод ОАО «Стеклонит» с использованием микроорганизмов деструкторов, иммобилизованных на керамзите и активированном угле.

Пробы сточной воды ОАО «Стеклонит», отобранные в различное время из отстойника-накопителя этого предприятия и содержащие органические загрязняющие вещества (от 5,04 до 9,3 %), подвергались очистке на лабораторном аэротенке при оптимальном режиме процесса.

Период процесса очистки каждой пробы сточной воды (цикла) составлял суток. По окончании процесса очищенная сточная вода сливалась из аэротенка, загружалась очередная проба исходной (загрязненной углеводородами) сточной воды и осуществлялся следующий цикл процесса очистки без замены сорбента с иммобилизованными микроорганизмами (табл. 6).

Результаты очистки сточной воды в первом цикле эксперимента вполне соответствуют результатам аналогичных исследований, представленным выше, степень очистки от органических загрязнителей за время эксперимента достигла, в частности, 94,4 мас.%. Однако результаты 2 и 3 цикла эксперимента свидетельствуют о некотором ухудшении показателей качества очищенной сточной воды: степень очистки от органических загрязнителей за 4 суток эксперимента составила во втором и третьем цикле процесса 77, мас.% и 59,3 мас.%, соответственно. Это обстоятельство подтверждается и сравнением показателей ХПК исходной и очищенной сточной воды для трех циклов проведения процесса очистки: снижение этого показателя Таблица Показатели непрерывного процесса очистки сточной воды ОАО «Стеклонит» на лабораторном аэротенке с микроорганизмами биопрепарата «Ленойл», иммобилизованными на керамзите Время Численность ХПК, Содержание Степень отбора проб, микроорганиз- мг/л остаточных очистки, от сут. мов, КОЕ/мл углеводородов, органических мас.% загрязнителей, мас.% 1 цикл (1,2±0,43)· Исходное 3551,1 5,04±0,405 значение (6±2,7)· 1 - 0,93±0,071 81, (7,9±2,4)· 2 - 0,82±0,026 83, 3 (2,1±0,64) ·10 - 0,61±0,03 87, 1992, 4 0,28±0,017 94, (4,4±1,44)· 2 цикл 1,4±0,57)· Исходное 5319,8 8,55±0,66 значение (7±2,7)· 1 - 4,71±0,321 44, (1±0,4)· 2 - 3,31±0,21 61, (5,3±1,62)· 3 - 2,16±0,15 74, (1,2±0,27)· 4 3522,7 1,93±0,17 77, 3 цикл (5,5±1,77)· Исходное 5871,7 9,3±0,72 значение (1,3±0,48)· 1 - 5,69±0,46 38, (7,2±2,18)· 2 - 4,80±0,318 48, (6,6±2,0)· 3 - 4,14±0,2 55, (2,8±0,91)· 4 4113,2 3,79±0,33 59, в результате очистки сточной воды для 1, 2, 3 цикла составило, соответственно 43,9;

33,8 и 29,9 мас.%.

Определение численности углеводородокисляющих микроорганизмов выявило положительную динамику этой величины. Численность микроорганизмов возрастала с 104 КОЕ/мл до·107 КОЕ/мл в первом цикле эксперимента и с 105 КОЕ/мл до 108 КОЕ/мл на последних 2-х циклах процесса. Таким образом, повторное использование микроорганизмов биопрепарата «Ленойл», иммобилизованных на сорбенте, не снижало скорости их размножения, и система очистки не теряла своего деструктивного потенциала. Более того, во втором цикле численность микроорганизмов стабилизировалась на более высоком уровне, чем в первом.

Процесс циклической очистки сточных вод ОАО «Стеклонит» бактериями рода Serratia, иммобилизованными на активированном угле, проводился аналогично предыдущему эксперименту. Результаты эксперимента свидетельствовали о том, что степень очистки сточной воды от органических загрязнителей не являлась постоянной величиной и составляла по циклам процесса – 99,8 мас.% для первого цикла и 84,7 мас.% для второго цикла.

Снижение показателя ХПК очищенной воды в результате проведения процесса составило при этом для первого и второго цикла, соответственно, 77,7 и 49,1 мас.%.

Численность углеводородокисляющих микроорганизмов в сточной воде в аэротенке возрастала с 104 КОЕ/мл до·107 КОЕ/мл в первом цикле эксперимента и с 105 КОЕ/мл до 107 КОЕ/мл во втором цикле процесса. То есть в этом эксперименте, как и в предыдущем, деструктивный потенциал системы, определяемый, в частности, численностью микроорганизмов деструкторов в водной фазе, сохраняется при реализации следующего цикла эксперимента.

Таким образом, разработан способ локальной биохимической очистки сточных вод ОАО «Стеклонит», загрязненной углеводородами и их производными, с использованием микроорганизмов-деструкторов биопрепарата «Ленойл» или бактерий рода Serratia, иммобилизованных на различных сорбентах. В лабораторных условиях аэротенка степень очистки сточной воды от органических загрязняющих веществ за 3-4 суток достигала в различных вариантах эксперимента мас.%. Показано, что 95- деструктивный потенциал системы очистки сохраняется на протяжении нескольких циклов процесса при сохранении высокой численности углеводородокисляющих микроорганизмов в очищаемой воде.

При разработке технологической схемы процесса локальной очистки сточных вод ОАО «Стеклонит», очевидно, следует учитывать некоторое снижение эффективности очистки по каждому следующему циклу процесса.

Это обстоятельство, на наш взгляд, может быть связано с повышением концентрации загрязняющих веществ на локальных участках поверхности адсорбента с иммобилизованными на ней микроорганизмами-деструкторами.

Известно, что повышение концентрации загрязнителя (ксенобиотика) отрицательно сказывается на его деструкции микроорганизмами. Таким образом, для поддержания необходимого уровня эффективности процесса очистки в каждом его цикле требуется принятие определенных технологических решений, например, увеличение времени процесса очистки для конкретного цикла. Другим технологическим решением может являться регенерация адсорбента с последующей иммобилизацией на него микроорганизмов-деструкторов. Таким образом, при аппаратурном оформлении технологической схемы процесса локальной очистки сточных вод ОАО «Стеклонит» следует предусмотреть несколько аэротенков, работающих в различных по времени режимах процесса очистки, а также системы регенерации отработанного сорбента и иммобилизации микроорганизмов-деструкторов на сорбенте.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УТИЛИЗАЦИИ ЖИРОВ ИММОБИЛИЗОВАННЫМИ МИКРООРГАНИЗМАМИ-ДЕСТРУКТОРАМИ В модельных экспериментах исследована возможность использования иммобилизованных форм биопрепарата «Ленойл» и бактерий Serratia species ИБ 3-1 для утилизации жиров. В качестве адсорбентов использованы керамзит, активированный уголь и молотый бетон.

Показано, что степень биодеградации подсолнечного масла, свиного и говяжьего жира под действием микроорганизмов-деструкторов, иммобилизованных на твердых носителях, за 24-96 часов составляла 89- мас.%. Существенного влияния вида носителя иммобилизованных микроорганизмов на биодеградацию поллютанта не зафиксировано.

На лабораторном аэротенке в проточном режиме иммобилизованными на молотом бетоне микроорганизмами-деструкторами проведена очистка воды, в количестве 250 мг/л загрязненной смесью подсолнечного масла, свиного и говяжьего жира (1:1:1 по массе). Степень очистки от жиров через часов эксперимента при различной скорости протока воды составила от 84, до мас.% Способ утилизации жиров с помощью 93,8 (рис.3).

микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» успешно прошел промышленную апробацию на жироотстойнике канализационной системы одного из предприятий общественного питания.

Степень очистки от жира, % биопрепарат «Ленойл» штамм Serratia 80 species ИБ 3- 0,25 0,5 0, Скорость протока жидкости, л/час Рис. 3. Утилизация модельной жировой смеси на лабораторном аэротенке деструкторами, иммобилизованными на молотом бетоне ВЫВОДЫ 1. Показана деструктивная активность биопрепарата «Ленойл» и бактерий Serratia species ИБ 3-1 в отношении основных органических загрязняющих веществ, присутствующих в сточных водах Уфимского ОАО «Стеклонит».

Установлена возможность иммобилизации микроорганизмов 2.

биопрепарата «Ленойл» и бактерий Serratia species ИБ 3-1 с сохранением жизнеспособности, видового состава и биохимической активности на твердых адсорбентах: керамзит, активированный уголь, синтепон, поролон.

Масса адсорбированных микроорганизмов для биопрепарата «Ленойл» составляет от 2,20 мг/г (на активированном угле) до 122,31 мг/г (на поролоне). Соответствующее значение для бактерий рода Serratia составило от 2,03 мг/г (на активированном угле) и до 139,64 мг/г на поролоне.

3. Показана возможность локальной биологической очистки сточных вод, загрязненной жирами, углеводородами и их производными, иммобилизованной на адсорбентах биомассой микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» и бактерий Serratia species ИБ 3-1.

4. Предложен новый способ локальной очистки сточных вод ОАО включающий их ферментацию с использованием «Стеклонит», микроорганизмов-деструкторов, иммобилизованных на адсорбентах. Степень деструкции органических загрязняющих веществ за 3 суток составляет 95- мас. %.

5. Разработан способ утилизации жиров в составе сточных вод, основанный на способности иммобилизованных микроорганизмов биопрепарата «Ленойл» или бактерий Serratia species ИБ 3-1 к деструкции животных и растительных жиров.

Список работ, опубликованных по теме диссертации Кобызева Н.В., Бойко Т.Ф., Логинов О.Н. Скрининг новых 1.

микроорганизмов-деструкторов для очистки сточных вод предприятий по производству стекловолокна //Материалы XIX Международной научно технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (2-4.10.2006 г., Уфа). Уфа, «Реактив».-2006.-Т. 1.-С.

195-196.

2. Кобызева Н.В., Коршунова Т.Ю., Силищев Н.Н., Логинов О.Н. Локальная очистка производственных сточных вод с помощью биопрепарата «Ленойл» //Материалы III Международной научно-технической конференции «Наука, образование, производство в решении экологических проблем» (ноябрь г., Уфа). Уфа, УГАТУ.-2006.-Т. 2.-С. 104-107.

3. Кобызева Н.В., Коршунова Т.Ю., Силищев Н.Н., Логинов О.Н. Локальная очистка сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, с помощью биопрепарата «Ленойл» //Материалы Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2007» (22.05.2007 г., Уфа). Уфа, 2007.-С. 313-314.

4. Кобызева Н.В., Коршунова Т.Ю., Силищев Н.Н., Логинов О.Н.

Использование биопрепарата для локальной очистки «Ленойл» производственных сточных вод, загрязненных углеводородами и их производными //Вестник Оренбургского государственного университета. 2007.-Вып. № 75.-С. 161-163.

5. Кобызева Н.В., Дубинина О.Н., Логинов О.Н., Четвериков С.П., Бойко Т.Ф., Черняева Н.Ю., Хуснаризанова Р.Ф., Силищев Н.Н. Биопрепарат нефтедеструктор «Ленойл» //Токсикологический вестник.-2008.-№ 3.-С. 43 44.

6. Кобызева Н.В., Гатауллин А.Г., Силищев Н.Н., Логинов О.Н. Локальная очистка сточных вод предприятия ОАО «Стеклонит» //Материалы II Санкт Петербургского Международного Экологического форума «Окружающая среда и здоровье человека» (1-4.07.2008 г., Санкт-Петербург). Санкт Петербург: Вестник Военно-медицинской Академии, 2008.-№ 3 (23).-Часть II.-С. 421.

Кобызева Н.В., Гатауллин А.Г., Силищев Н.Н., Логинов О.Н.

7.

Использование иммобилизованной микрофлоры для очистки сточных вод //Вода и экология: проблемы и решения.-2008.-№ 1.-С. 74-79.

Кобызева Н.В., Силищев Н.Н., Гатауллин А.Г., Логинов О.Н.

8.

Иммобилизация биопрепарата «Ленойл» на различных носителях //Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Китайско Российское научно-техническое сотрудничество. Наука-образование инновации» (15-23.06.2008 г., г.Харбин). КНР. Харбин-Санья, 2008.-С. 46.

9. Кобызева Н.В., Силищев Н.Н., Логинов О.Н. Возможность использования иммобилизованной формы биопрепарата «Ленойл» для локальной очистки сточных вод ОАО «Стеклонит» //Материалы XXI Международной научно технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (14-16.10.2008 г., Уфа). Уфа, «Реактив».-2008.-Т. 1. С. 135-136.

10. Кобызева Н.В., Гатауллин А.Г., Силищев Н.Н., Логинов О.Н. Разработка технологии очистки сточной воды с использованием иммобилизованной микрофлоры //Вестник Оренбургского государственного университета. 2009.- № 1.-С. 104-107.



 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.