Штамм микромицета monilia candida, используемый для очистки сточных вод от синтетических жирных кислот

Штамм микромицета monilia candida, используемый для очистки сточных вод от синтетических жирных кислот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 использовании 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4779053/13 (22) 11.12.89 (46) 30.03.92. Бюл. ¹ 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод (72) Н.С.Горбань, А,М.Лопин, B.А,Поволоцкая, Г.Л.Тамарин, Л,И,Бапула и В.М.Дутчак (53) 628.543 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹1154221,,кл. С 02 F 3/34, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1000420, кл. С 02 F 3/34, 1983. (54) ШТАММ М И КР О М И ЦЕТА MON LIA

САМО!ОА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СИНТЕТИЧЕСКИХ

ЖИРНЫХ КИСЛОТ (57) 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, 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 синтетиЯЛ 1723118 Al (s»s С 12 N 1/20, С 02 F 3/34 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 использовании штамма микроскопических грибов Моп!!!а candid 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. ческих 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 (БПК) 5500-11500 мг Ог/л. Сточные воды характеризуются повышенной температурой (37 — 40 С). По кон17231 18 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 нейтрализации 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 составляет 0,3 — 0,5 г/л, На восстановление концентрации активного ила и жизнедеятельности микроорганизмов требуется несколько месяцевв.

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 также 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 кислорода и улучшения седиментационных свойств активного ила. Сточные воды, содержащие СЖК, нейтрализуют до рН 6 — 6,5, смешивают с культурой водооосли СЫогеИа

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 с 20 — 25 С при естественном освещении с аэрацией в ночное время, после чего сточные воды с водорослями направляют в азротен к. 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 нефтепро5

55 дукты, в пределах 1:6 — 1:9. На стадии смешения сточных вод с культурой водоросли

Chlorella ни!айаг!з 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 407;. 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 Monilia

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

В КП М 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 синтетические жирные кислоты. На среде Чапека при

1723118

55 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 С вЂ” С 4 в количестве до 600 мг О/л по бихроматной окисляемости.

Оптимальной концентрацией синтетических жирных кислот для развития штамма при непрерывном культивированииего влабораторной 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 Мопйа сапбЫа депонирован во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) под номером F-407.

Шгамм Monilia candida ВКПМ N. F-407 характеризуется следующими культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими признаками, Культурально-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, 5

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 яйцевидные, одноклеточные, бесцветные, 6 — 7х5мк.

Физиолого-биохимические признаки.

Аэроб. Температурный диапазон роста 20—

30 С. Оптимальная температура роста 2327 С, Максимальная. скорость роста при

23 — 27 С. Оптимум р Н 5,5 — 7,0, Отношение к источникам углерода. Хорошо усваивает и растет на глюкозе, сахарозе, лактозе, фруктозе, хуже растет на манните. Хорошо усваивает и.растет на углероде синтетических жирных кислот

С -С 4 (сточные воды производства синтетических жирных кислот), Использует минеральный и органический азот, пептон использует в качестве источника азота и углерода. На сусло-агаре хорошо растет без стимуляторов, на среде Чапека рост замедленный, значительно ускоряется при добавлении биотина, Хорошо хранится в лиофильно высушенном состоянии. Генетические особенности (ауксотрофность) — прототроф.

Активность штамма. Штамм-деструктор синтетических жирных кислот С вЂ” С 4 используется для очистки высококонцентрированных сточных вод, содержащих жирные кислоты, Полезное действие деструктор сохраняет в течение 4,5 лет.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами обработки сточных вод, содержащих синтетические жирные кислоты, без использования и с использованием штамма Monilia candida ВКПМ N. F407.

Пример 1. В лабораторный аэротенкотстойник загружают активный ил, предварительно отобранный из городских очистных сооружений, из расчета 1 г/л. 2 сут аэрируют и подают на аэротенк жидкую минеральную питательную среду, содержащую, мг/л: (NH4)zS04 — 400, КгНРО4 — 100, MgSO< — 50, NaCI — 50, следы РеС!з и 500 мг/л сахарозы в качестве источника углерода. Через 2 сут в качестве источника углерода 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

1723118 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 5 первые сутки эффективность очистки низкая, что свидетельствует о необходимости осуществлять биохимическую очистку при проведении предварительной адаптации активного ила к жирным кислотам. Только 10 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 нагруз- 15 ки 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 неудовлет- 20 ворительной работе аэротенка.

Пример 2. Штамм Monilia candida

ВКПМ F-407 выращивают на среде Чапека, содержащей на 1 л водопроводной воды 5 r сахарозы, 100 мл воды производства синте- 25 тических жирных кислот, 2 г МаМОз, 1 г—

KHzP04, 0,5 г М9ЯОа следы FeS04 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 30 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 35 концентрация органических веществ снижается на 56% по ХПК, а по БПКьна 63%.

На вторые сутки концентрация органических веществ в сточной воде увеличивается до 650 мг О/л. Эффективность очистки 93% 40 по ХПК и 95% по БПК. Концентрация органических веществ через 20 сут составляет до 1150 мг О/л и s дальнейшем увеличивается до 1440 мг О/л. Очистку сточных вод от кислот проводят в нестерильных условиях и 45 помимо штамма М. candida ВКПМ F-407 в биоценозе сооружения развиваются бактерии и простейшие, но при посевах проб из установки Monilia candida постоянно обна50 руживается 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 остается довольно высокой. Недостатком работы установки является ухудшение седиментационных 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

В КП М F-407, испол ьзуемы и для очистки сточных вод от синтетических жирных кислот.

1723118

I

I

1

1

1

1 X х

1-! Оъ о

1 Э

1 1

1

Cg х

I- cc

Ф

Q.

1Z

Э т

Z о

1 с

ы л со

1 .Х

Z

I

1

1 X

1 Y

I I1 ъ о

1 I а

I

1 —— х х о

Э

IЭ

1?

S о х

З

X с

С

Cg а аа ъО ъО м мсо ъО аъО

S а с

Щ

3v

cZ о

S о а 1с

43 v сС X

О Y х

Е Б

Э Z

s a

Э 3Е с

IO о сс

Ig

Э с

1 I 1 с

I 1 «Л I

ы о с 3 х

1 1 Z 1

1 1 .,I! I 1

1 1 I

1 ъ 1

S1 О -С!

Ы ХОЛ1

1 1- I 0ъ Э L. 1

Î1 VmS и! 1 I

1 Э 1 I! 1 I .ь 1 м a 1

1 1 1

1 I 1

Э с

Э о л

0 с

Cg о

1

1 1 с

X 1

1 1m I с=

Y 1 Y O

Х 1 Е

О!ХL

1- I

v»s о о

Сс ХОЛ!!

>ъ Э 1 .а 1 v m S с

1 х

1 а

1 I

° л

О

О й

Е

32

Iо о

Щ х

Ф

v а со о с лл о о лл

I

1 I П)

1 gl a

1 C 0ъ

1 Z I- LI э mo

О.

1 1

1 Cg

I Х

I Cg Ф с4 Ф

1

I C

1 C

55!

1

3

1

I

I

I

1

1

1 !

I

1

1

1

Э

1 Ф

1 С3

I Cg

1 Y о

I !

1 S

1 Cg

1I Z

1 Э

1 Z

О. ! Э с

I М

1 Съ3

1

Э а

1 СО

3

1

1

1

I

1

I

1

1

I

1 !

1

1

I

1

1

1

1

1

I 1 с

1 . 1 о

1 1 х

1 1

1 1

1 1

1 ъБ I ! О С I

Хоч

W CD L

1 v Ф S

1 1

1 I

1 Х I

1 а I

1 1

I I

1 1

1 ъ I о

Х ОЛ I

I WIDL1

ОФ

1 1

1 1

1 1

1 1

I a I

I 1

Cl ооо ъвo оъо о

Оъ сч -- СО м сч м

О ОООО

Со ъо а СО с»

N М-С ъО С 4 сч 4 а асс съсч а .Оа Оъ00 о оооо сч о о сч о о-с сч асч с 4 с 1oooъОо

О-!. О mgCL

N М.С.- о ъО o os аю с 4 Ф о

;ОсО а О сч м Оъ осоooа

010 ъС:ъ МЛ

:ч -з ъО СО СО г лc л

« ъО .О "О .О ъО оооо осчьао

00 01ММСЧ сч -а с4 03

N СО сосо лл ъО О "О.ОъО

I I 1

o—

СЧ

1 I I

Iv

Iо 0ъ ао «о о l аN о

1

- сч мс а

1 ооо

OъON 1 с 4 ло I

I

I о с! осо а о 1 ла

1 лд со мам

1 ъ0 а "0 1

I!

I ооа с 4 - 1

- 3

I

-соo! о-т о О ъ "О I

СЧ 1 а - 3 1

I ааа

1 о о о осча 1

-4 -З I

NNN I

1 счао 1 м с 3мм

3 лспо 1

О r

I О .О ъо I

1

I ооа I

СЧNN I а.iСО а с 1

СЧ СЧ СЧ 1

1

LA асо 1 л л сI

1 оэсол !! ОъО "О 1

1

1 оoа м=!. Сч

1!

3- 1 эааа л

Ф СЧ СЧ СЧ 1

1

I ъО ЛаЗ

1723118

Т а бл и ц а 2

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

Время проведения исследований, в сутках

1" Показатели и/и

25 (30

6,3 6,4

) (11 (л 111 1

> рН

ХПК, мг О/л, поступ.

360 368 370 370 370 370

346 330 258 260 125 105

550 675

ХПК, мг О/л, выходящая

123 192

Концентрация ила, г/л 1,0 0,92 0,80 0,63 0,5 0,58

0,62 0,7

Иловый индекс, мл/г сухого веще80 85 87 88 80 85 85 80

Эффективность снижения органических веществ по

ХПК, Ж

77 71

10 29 30 60 71 та бл и ц а 3

Использование втамма Monilia candida для очистки сточных вод производства синтетических жирных кислот.

1День постановки

Показатели

Время проведенив опыта, сут

14 20- 38

6,95

368

160

6,3 ь,1

635 630

6,95

6,2

835

6,3

830

6,2

6,2

1440

180

30,5 120

1,2 1,4

1>2

1,95

95 г, 1

0,63

0,76

2,9

Иловый индекс, мл/г во

i5o

4о

П -46,3 в -31,4

26 .

Азот аммонийный мг/л

Азот нитритов, 20

17,5

15,2

О п-ю в -zo и-о п-о в-i5 и-о в-á,z нг/л

8,3 о

10 15,2

0 о

15>2

1ю,г

9,5

Азот нитратов, мг/л в-5

3,2

25,5 г,г

582

2,2 2,2

585 622,5

10,5 80,3

2,0

625,5

65,5

3,1

620

3,г

862,5 .102,5

2,2

1060

БПКЗ, мг ОЗ/л

26,5 п -гво

В -105

60,3

10,5

220,5

Эффективность снимания огр. веществ, Ф 56 93 94,95 95 85 88 88 84 76 снижение по

БПК

63 95 95 98 98 87

89 90

88 79

Составитель И.Болотина

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.Горват

Заказ 1042 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, /К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 рн

ХПК, нг О/л,поступ

Хпк,мг О/л,выход

Биомасса, г/л

6,5

1,16

43

20,5

1,2

1О б,г

1, 17

85 38

18,5

3,0

8,5 о

87 140

38 43

18 20>5

О О. 380

39,5

16,0