Проектирование аппарата для очистки сточных вод от фенола и нефтепродуктов

1.1.5 Выделение и культивирование микроорганизмов

Существует ряд требований к производственным микробиологическим штаммам:

1. распространенность в окружающей среде,

2. простота методики выделения и культивирования,

3. возможность иммобилизации несколькими методами,

4. удобные для лабораторной работы условия роста,

5. простота методики определения жизнеспособности,

6. возможность простого определения количества клеток в иммобилизованном состоянии.

7. рост на дешевых субстратах,

Также бактерии должны:

1. обладать высокой скоростью роста или давать высокий выход продукта за короткое время;

2. проявлять синтетическую активность, направленную в сторону получения желаемого продукта, образование побочных продуктов должно быть низким;

3. образовывать максимально высокую концентрацию целевого продукта, чтобы затраты на его выделение были экономически оправданы;

4. быть устойчивыми к различным типам инфекций;

5. не быть токсичными для людей и окружающей природы.

Исходя из этих требований, для очистки сточных вод из активного ила очистных сооружений г. Перми были выделены микроорганизмы, обладающие наибольшей скоростью роста на среде с фенолом.

Фенол и его производные (особенно галоген-производные, диоксины) являются крайне токсичными соединениями. Их ПДК составляют тысячные доли миллиграмма на литр (для фенола – 0,001мг/л). Бактерии разлагают фенол в соответствии со следующей схемой:

Фенол очень медленно разлагается в природных условиях, так как обладает антибактериальными свойствами, поэтому для селекции микроорганизмов применяли среды с большим содержанием фенола. При концентрации фенола 0,1 г/л выживают и размножаются только те микроорганизмы, которые способны к эффективной утилизации фенола и использовании его в качестве единственного источника углерода и энергии.

Выделение и культивирование микроорганизмов проводили на минеральной среде Е, состав которой представлен в таблице №1, с добавлением фенола.

Для выделения бактерий был произведен отбор пробы ила из аэротенка очистных сооружений г. Перми. Затем 10 мл пробы ила инокулировали в 100 мл среды Е с добавлением фенола до концентрации 0,1 г/л и поставили колбу со средой на качалку на 5дней.

Таблица 1

Состав среды Е

После появления бактериальной мути 1 мл полученной накопительной культуры был перенесен с помощью пипетки в стерильную чашку Петри, на 2/3 заполненную гелем агар-агара (среда Е +0,1г/л фенола +2% агар-агара).

Смесь была распределена по поверхности геля шпателем Дригальского. Остатки жидкости на шпателе были последовательно распределены по поверхности геля в шести аналогичных чашках Петри. Далее чашки пронумеровывались и термостатировались в течение 5 дней при температуре 370С. Для дальнейших экспериментов были выбраны наиболее крупные бактериальные колонии, то есть обладающие наибольшей скоростью роста на среде с фенолом.

Затем, при помощи пипетки Пастера выбранные бактерии были пересеяны в стерильные пробирки со скошенным агар-агаром и термостатированы при Т=370С. Через 5 дней методом смыва чистые культуры из пробирок были пересеяны в колбу с жидкой средой Е (на 100 мл среды 10 мл инокулята), содержащей 0,01г/л фенола.

Колба со средой ставится на лабораторную качалку на 3-5 дней. Полученную накопительную культуру использовали в дальнейшем для иммобилизации.

1.1.6 Иммобилизация микроорганизмов

Рис. 1. Структура слоистого двойного гидроксида состава [Mg4Fe(OH)8]Cl3·2H2O

Сначала нами была проведена работа по иммобилизации клеток микроорганизмов на слоистых двойных гидроксидах. В качестве исходной матрицы для иммобилизации был выбран двойной гидроксид железа-магния, структура которого показана на рис. 1:

Материалы на основе двойного слоистого гидроксида железа-магния были выбраны в качестве носителя потому, что при изменении их состава и условий получения можно добиться изменения свойств материала в широких пределах.

В частности, можно увеличивать межслоевые пространства при замещении одних анионов другими, более крупными. Кроме того, меняя степень окисления железа можно влиять на поверхностный заряд матрицы носителя в процессе ее формирования. Таким образом, отрицательно заряженные клетки притягиваются к положительно заряженной матрице, увеличивая степень связывания клеток с носителем.

Существуют следующие способы иммобилизации микроорганизмов на матрице двойных гидроксидов Mg-Fe:

1) Соосаждением гидроксидов с микроорганизмами,

2) Осаждением гидроксидов в присутствии крупных органических анионов с последующим их замещением в структуре гидроксидов микробными клетками,

3) Интеркаляцией клеток в структуру гидроксидов на стадии окисления ионов в составе гидроксидов.

Эксперимент был направлен на выбор способа интеркаляции, определение условий ее осуществления и оценку полученных результатов.

Первым был испытан метод соосаждения двойного гидроксида Mg-Fe с микроорганизмами. Установлено, что в ходе осаждения гидроксида Fe(II)-Mg возможно повышение рН среды до 10,5, что может снижать жизнеспособность большинства видов микроорганизмов. Фенол – разлагающие микроорганизмы живут при рН от 5 до 8 с оптимумом при рН=5,5, поэтому данный способ иммобилизации не подходит.

 Скачать реферат