Штамм бактерий desulfovibrio sp. свб-2, используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов
Патент 2269571
Авторы
- Баглай Евгений Борисович (RU)
- Баглай Светлана Валентиновна (RU)
- Вайнштейн Михаил Борисович (RU)
- Дроздова Лариса Максимовна (RU)
- Риянова Эльза Аркадьевна (RU)
Правообладатели
- Баглай Евгений Борисович (RU)
- Баглай Светлана Валентиновна (RU)
- Вайнштейн Михаил Борисович (RU)
- Дроздова Лариса Максимовна (RU)
- Риянова Эльза Аркадьевна (RU)
Классы МПК
Штамм бактерий desulfovibrio sp. свб-2, используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов
Изобретение относится к промышленной микробиологии и касается получения нового штамма бактерий - продуцентов сульфида, которые могут быть использованы в биотехнологии для очистки промышленных сточных вод гальванических производств. Сущность изобретения заключается в применении штамма бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2, используемого для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Предлагаемый штамм выделен из промышленного стока гальванических производств, содержащих ионы тяжелых металлов. Эффективность очистки сточных вод гальванических производств с применением штамма бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2 достигает 99,9%. 1 табл.
Реферат
Изобретение относится к промышленной микробиологии и касается получения нового штамма бактерий - продуцентов сульфида, которые могут быть использованы в биотехнологии очистки промышленных сточных вод машиностроительных, приборостроительных, электротехнических предприятий.
Известно об использовании сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. В процессе биохимической очистки происходит связывание ионов тяжелых металлов биогенным сероводородом в нерастворимые сульфиды, а также восстановление некоторых металлов и осаждение в виде гидроксидов. Для повышения эффективности способов биохимической очистки с использованием СВБ необходим высокий уровень активности роста бактерий.
Для создания необходимой концентрации микроорганизмов в процессе очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов используются различные приемы, или добавляют легко усвояемое органическое питание для СВБ [авторское свидетельство №857013, кл. С 02 F 3/28, 1979 г.], или используют специально подобранные биоценозы микроорганизмов [авторское свидетельство №941319, кл. С 02 F 3/34, 1980 г.].
Однако применяемые микроорганизмы не обеспечивают специальной активности роста СВБ в промышленных сточных водах, характеризующихся различной степенью загрязнения и различным составом загрязняющих компонентов.
За прототип принят штамм бактерий Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6, используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. Этот штамм является высокоактивным штаммом сульфатвосстанавливающих бактерий, обеспечивающим стабильный прирост биомассы при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов [патент РФ №2150502, кл. С 02 F 3/34, С 12 М 1/20, бюл.№ 16, 2000 г.].
Штамм Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 выделен из промышленного стока, содержащего смазочно-охлаждающие жидкости.
Штамм Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ) Института биохимии и физиологии микроорганизмов под номером ВКМ В-2025 Д.
Штамм Desulfovibrio baarsii ЭГАСТ-6 идентифицирован: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology»; Edit.: Krieg N.R., Holt J.G. - Baltimore, Williams Wilkins, 1984, V.1, 964 p.
Этот штамм является активным продуцентом сероводорода для осаждения ионов тяжелых металлов из растворов и характеризуется следующими культурально-морфологическими признаками.
Культурально-морфологические признаки штамма определяют при его культивировании на стандартных средах, прописи которых взяты из каталога Всероссийской коллекции микроорганизмов №92 и №109 и приведены ниже по изданию «Всероссийская коллекция микроорганизмов. Каталог», Пущино-Москва, ВНИТИ, 1992 г, 362 с. Культивирование проводят в анаэробных условиях при 30°С в течение двух суток.
Условия культивирования:
- культивирование проводят в анаэробных условиях при 30°С в течение двух суток;
- оптимальная величина рН 7,2...7,4;
- используемая среда: 63 DSM.
Морфологические признаки и цитология клеток:
- при микроскопии клетки представлены одиночными вибрионами размером 0,5...1,0 и 1,5...2,0 мкм;
- окраска по Граму - отрицательная;
- спор не образуют.
Свойства физиологии штамма:
- строгий анаэроб;
- в качестве доноров водорода и источников углерода используют ацетат, пропионат, бутират.
Биохимическая характеристика штамма:
- клетки содержат цитохром С.
Условия хранения:
- сохраняется путем пересевов на среде культивирования;
- может храниться в холодильнике при 4...10°С в течение 3...6 месяцев.
Прописи сред из каталога Всероссийской коллекции микроорганизмов: N 92. Среда с лактатом для Desulfovibrio.
Раствор 1:
| К2HPO4 | 0,5 г |
| NH4Cl | 1,0 г |
| CaCl2·6H2O | 0,1 г |
| MgSO4·7H2O | 2,0 г |
| Na2SO4 | 1,0 г |
| лактат натрия | 5,0 г |
| дрожжевой экстракт | 1,0 г |
| резазурин | 0,001 г |
| цистеин | 0,5 г |
| дистиллированная вода | 950,0 мл |
Раствор 2:
| NaHCO3 | 4,0 г |
| дистиллированная вода | 40,0 мл |
Раствор 3:
| Na2S·9H2O | 0,3 г |
| дистиллированная вода | 6,0 мл |
Раствор 4:
| FeSO4·7H2O | 0,4 г |
| дистиллированная вода | 10,0 мл |
Приготовление: раствор 1 довести до кипения с одновременным продуванием сквозь раствор свободной от кислорода смеси газов, состоящей из 97% N2 и 3% Н2. Стерилизовать в атмосфере этих газов. Раствор 3 стерилизовать в атмосфере N2. После стерилизации растворы соединить. рН среды после смешения устанавливают 6,8.
N109. Среда
Раствор 1:
| К2HPO4 | 0,5 г |
| NH4Cl | 1,0 г |
| CaCl2·6Н2О | 0,1 г |
| MgSO4·7H2O | 2,0 г |
| Na2SO4 | 1,0 г |
| лактат натрия | 2,0 г |
| дрожжевой экстракт | 1,0 г |
| резазурин | 1,0 г |
| дистиллированная вода | 980,0 мл |
Раствор 2:
| FeSO4·7H2O | 0,5 г |
| дистиллированная вода | 10,0 мл |
Раствор 3:
| тиогликолат натрия | 0,1 г |
| аскорбиновая кислота | 0,1 г |
| дистиллированная вода | 10,0 мл |
Раствор 4 (раствор микроэлементов SL-10):
| HCl (25%; 7,7 М) | 10,0 мл |
| FeCl2·4H2O | 1,5 г |
| ZnCl2 | 70,0 мг |
| MnCl2·4H2O | 100,0 мг |
| Н3ВО3 | 6,0 мг |
| CoCl2·6Н2О | 190,0 мг |
| CuCl2·2H2O | 2,0 мг |
| NiCl2·6H2O | 24,0 мг |
| Na2MoO4·2H2O | 36,0 мг |
| дистиллированная вода | 990,0 мл |
Приготовление: все растворы стерилизуют порознь автоклавированием при 121°С в течение 15 мин в атмосфере азота. Раствор 1 непосредственно перед автоклавированием кипятят, продувая азотом. Для приготовления среды смешивают растворы 1, 2 и 3, а из раствора 4 добавляют 1 мл. рН среды после смешения устанавливают равным 7,2...7,4.
Недостатком данного штамма является недостаточно высокая эффективность степени очистки сточных вод гальванических производств от ионов тяжелых металлов.
Задача изобретения - получение высокоактивного штамма сульфатвосстанавливающих бактерий, используемого для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, и тем самым расширение ассортимента штаммов бактерий, используемых для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Технический результат - применение штамма бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2 для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Предлагаемый штамм бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2 выделен из промышленного стока гальванических производств, содержащих ионы тяжелых металлов. Штаммы микроорганизмов обладают повышенной устойчивостью к ионам тяжелых металлов и используют в качестве питания органические соединения, содержащиеся в этой сточной воде.
Полученный штамм Desulfovibrio sp. СВБ-2 депонирован Всероссийской коллекцией микроорганизмов (ВКМ) Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина РАН (ИБФМ) под регистрационным номером ВКМ В-2285 Д.
Предлагаемый штамм Desulfovibrio sp. СВБ-2 не известен в науке и технике, поэтому свойства, которые он проявляет, являются новыми, а следовательно, заявленное решение обладает изобретательским уровнем.
Предлагаемый штамм идентифицирован: «Bergey's Manual of Systematic Bacteriology», 1984. VIII ed. v. 1; Baltimore-London, William & Wilkins, 964 p.; «Bergey's Manual of Systematic Bacteriology», 1986. VIII ed. v.2; Baltimore-London, William & Wilkins, 1599 p.; «Bergey's Manual of Determinative Bacteriology», 1989. IX ed. v.1, Baltimore-London, William & Wilkins, 787 p.
Этот штамм является активным продуцентом сероводорода для осаждения ионов тяжелых металлов из растворов и характеризуется следующими культурально-морфологическими признаками.
Культурально-морфологические признаки патентуемого штамма определяют при его культивировании на стандартных средах, прописи которых взяты из каталога Всероссийской коллекции микроорганизмов №92 и №109 и приведены ниже по изданию «Всероссийская коллекция микроорганизмов. Каталог», Пущино-Москва, ВНИТИ, 1992 г., 362 с. Культивирование проводят в анаэробных условиях при 30°С в течение двух суток.
Предлагаемый штамм характеризуется следующими признаками:
Родовое и видовое название штамма - штамм бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2.
Происхождение - штамм выделен из сточных вод гальванических производств.
Морфологическая характеристика - форма клеток - вибрион, размером 0,5-1,0×3,0×5,0 мкм.
Спорообразование - нет.
Реакция по Граму - отрицательная.
Подвижность клеток - подвижные.
Физиологическая характеристика - отношение к кислороду - анаэроб.
Рост Eh-0-200 мВ. При росте за счет анаэробного дыхания акцепторы электронов: сульфат, сульфит, тиосульфат. Использует в качестве субстратов при восстановлении сульфатов (доноры водорода и углерода): бутират, пропионат, сукцинат, лактат, малат, пируват. Не использует: ацетат, этанол. Растет при рН 6,5...8,5, оптимум 7,2. Не требует для роста NaCl, растет при температуре 20-40°, оптимум 30°С.
Биохимическая характеристика штамма - клетки содержат цитохром С и десульфовиридин.
Полезное свойство, в связи с которым культура депонируется - осаждение ионов тяжелых металлов сероводородом.
Условия культивирования - используемая среда - 63 DSMZ.
Условия хранения - сохраняется путем пересевов на среде культивирования.
Пример использования штамма бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2 для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Процесс осуществляют в биотенке с загрузкой из пемзы с восходящим потоком жидкости. Посевным материалом служат взращенные в жидкой среде в колбах штаммы микроорганизмов. Засевают биотенки штаммами микроорганизмов Desulfovibrio sp. СВБ-2, которые закрепляются на пемзе. Температуру культивирования в биотенке поддерживают в диапазоне 28...30°С. Через биотенк пропускают моделированную сточную воду гальванического производства. В результате жизнедеятельности СВБ выделяется сероводород, который соединяется с ионами тяжелых металлов, которые выпадают в осадок.
Эффективность очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, приведена в таблице.
Из таблицы видно, что эффективность очистки сточных вод гальванического производства от ионов тяжелых металлов при использовании предлагаемого штамма составляет 99,9%. Таким образом, сточные воды гальванических производств могут быть эффективно очищены от ионов тяжелых металлов с помощью штамма Desulfovibrio sp. СВБ-2.
| Таблица | |||||||||
| № | Категория сточной воды | Концентрация металлов, мг/л | Сумма тяжелых металлов, мг/л | Степень очистки, % | |||||
| Cr | Zn | Fe | Cu | Ni | ХПК | ||||
| Очистка сточной воды с использованием штамма-прототипа | |||||||||
| 1 | Исходная сточная вода | 58,8 | 10,0 | 115,0 | 5,2 | 1,0 | 650 | 190,0 | - |
| 2 | Очищенная сточная вода | 0,0 | 0,0 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 130 | 0,5 | 99,7 |
| Очистка сточной воды с использованием предлагаемого штамма | |||||||||
| 3 | Исходная сточная вода | 60,0 | 10,0 | 118,0 | 8,9 | 1,0 | 530 | 197,9 | - |
| 4 | Очищенная сточная вода | 0,0 | 0,0 | 0,1 | 0,0 | 0,0 | 75 | 0,1 | 99,9 |
Штамм бактерий Desulfovibrio sp. СВБ-2, используемый для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, депонирован Всероссийской коллекцией микроорганизмов Института биохимии и физиологии микроорганизмов РАН (ИБФМ) под регистрационным номером ВКМ В-2285.