способ очистки сточных вод от фенольных соединений

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от фенольных соединений путем введения в среду штамма аэробных бактерий и биогенных добавок, отличающийся тем, что в качестве штамма аэробных бактерий используют штамм Pseudomonas aeruginosa ХР-25 ВКПМ В-8613.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к биохимической очистке сточных вод от фенольных соединений.

Известен способ очистки сточных вод от фенолов экстракцией в присутствии углеводородов [А.С. 806616, заявка 2357297 от 10.05.76], однако этот метод приводит к вторичному загрязнению сточных вод и имеет высокие показатели по остаточному фенолу.

Известен способ биологической очистки сточных вод от фенольных соединений с помощью ферментных препаратов, выделенных из гомогенатов растительных тканей [А.С. 939407, заявка 2966341 от 09.06.80]. Недостатком этого метода является трудоемкость процесса приготовления ферментных препаратов путем промывки гомогената растительных тканей ацетоном или растиранием в фосфатном буфере.

Известен биологический способ очистки сточных вод от фенольных соединений с помощью ферментного препарата о-дифенилоксидазы, иммобилизованного на саже [А.С. 914507, заявка 2966313 от 11.06.80], но он затрагивает лишь стадию биоокисления пирокатехина, являющегося метаболитом в промежуточном окислении фенола бактериальными штаммами.

Известен способ биохимической очистки сточных вод от фенолов грибами Botrytis cinerea и Phytoptora infestans [А.С. 912684, заявка 2856399 от 20.12.79].

Известен способ биохимической очистки сточных вод от фенольных соединений при рН 6-8,5, в течение 1-3 суток с помощью дереворазрушающего гриба - белой гнили Polyporus versicolor [А.С. 969684, заявка 3277087 от 20.04.81].

Известен способ биохимической очистки предварительно разбавленных сточных вод от органических соединений путем культивирования микроорганизмов-дрожжей рода Candida в условиях аэрации с последующим отделением микроорганизмов [А.С. 975588, заявка 3006003 от 01.08.80].

Известно применение штамма Pseudomonas aeruginosa №28, разлагающего фенол [А.С. СССР №499227 заявка №203990 от 01.07.74].

Наиболее близким является способ очистки сточных вод от фенольных соединений с использованием штамма бактерий Mycobacterium stegmalis ВКМ В-1205 [А.С. 1597384, заявка 4368424 от 23.10.87].

Однако вышеперечисленные способы очистки длительны по времени, трудоемки и обеспечивают невысокую степень очистки сточных вод от фенольных соединений, в частности от пространственно-затрудненных алкилфенолов, трудно поддающихся биодеградации.

Целью изобретения является повышение качества очистки сточных вод от фенольных соединений и ускорение процесса очистки.

Поставленная цель достигается за счет биохимической очистки сточных вод с помощью штамма Pseudomonas aeruginosa XP-25, предварительно выращенного на феноле и сорбированного на активированном угле. Штамм Pseudomonas aeruginosa XP-25 был выделен из фенолзагрязненных почв Стерлитамакского нефтехимического завода путем культивирования почвенного образца в минерализованной среде и последующим отбором наиболее активных форм. Штамм депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов под номером В-8613, осуществляет эффективную биологическую деградацию ароматических соединений и отличается от известных морфологическими, физиологическими и культуральными признаками.

Морфологические признаки. Палочки с 1 полярным жгутиком. Грамотрицательны. Спор не образуют. В мазках располагаются поодиночке, парами, короткими цепочками.

Культуральные признаки. Рост на мясо-пептонном агаре колониями серовато-белого цвета с неровными краями. Отмечали синевато-зеленое окрашивание среды и характерный запах цветущей липы. На мясо-пептонном бульоне через 18 часов отмечалось равномерное помутнение среды, появление толстой пленки на поверхности и осадка на дне. Характерно образование слизи.

Физиологические признаки. Аэроб, оптимальная температура роста 25-33°С, максимальная 42°С, отсутствие роста при 4°С.

Биохимические признаки. Гидролизует желатину, крахмал не гидролизует. Растет в чисто минеральной среде, в факторах роста не передается. Утилизирует цитрат на среде Симменса, оксидаза положительна. Расщепляет глюкозу в среде Хью-Лейфсона в аэробных условиях, в анаэробных условиях лактозу не расщепляет, не образует индол.

При ферментации на качалочных колбах штамм разрушает фенол в концентрации 1000 мг/л за 4 часа на 99,98%. На проточной лабораторной установке в иммобилизованном состоянии на активированном угле штамм окисляет фенол концентрацией не менее 2500 мг/л за 1 час.

Культивирование в лабораторных условиях. Фенолразрушающую активность штамма Pseudomonas aeruginosa XP-25 поддерживают на жидкой минерализованной среде, в которую добавлен фенол, например, следующего состава, г/л:

Фенол	- 0,1
КН2PO4	- 0,16
Na2HPO 4	- 0,55
(NH4)2 SO4	- 0,50
MgSO4·7H 2O	-0,20
FeSO4·7H2O	- 0,01
CaCl 2·2H2O	- 0,01

pH 7,2.

Суспензию бактерий вводят в жидкую среду путем смыва с косячков небольшим количеством стерильной водопроводной воды из расчета 1-3 об.%.

Штамм хранится на твердых агаровых средах при температуре +4°С.

Способ иллюстрируется примерами

Пример 1. Лабораторная установка состоит из колонки, наполненной активированным углем, работающей в режиме протока сточных вод. Снизу колонки подается воздух. Штамм Pseudomonas aeruginosa XP-25 иммобилизован на сорбенте. Соотношение диаметра и высоты колонки - 1:10. В установку подают сток, содержащий, как по прототипу, не более 100 мг/л гидрохинона, пирокатехина, гваякола, резорцина, 4-хлорфенола и 2,6-дихлорфенола. В очищаемую сточную воду добавляют 0,16 г /л КН₂PO₄ и 0,5 г/л (NH₄)₂SO₄.

Сравнительные данные по биоразложению сточных вод, содержащих соединения, указанные в примере 1, с использованием штамма Pseudomonas aeruginosa XP-25 и по прототипу приведены в таблице 1.

Соединение	Степень очистки (%) по прототипу за 1-3 суток	Степень очистки (%) по предлагаемому способу за 2 часа
Гидрохинон	80-100	100
Пирокатехин	70-100	100
Гваякол	50-98	98
Резорцин	60-100	100
4-хлорфенол	70-98	99
2,6-дихлорфенол	73-95	99

Пример 2. В установку, описанную в примере 1, подают промышленную сточную воду, содержащую 2,6-ди-трет-бутилфенол, 2-третбутилфенол, фенол, фенилтретбутиловый эфир, 2,4-ди-третбутилфенол в суммарной концентрации 30 мг/л и биогенную добавку в виде 0,16 г/л КН ₂РО₄ и 0,5 г/л (NH₄)₂SO ₄. Объемная скорость протока - 1 л/ч. После часового пребывания сточной воды в биофильтре регистрируется отсутствие фенолов на выходе.

Пример 3. Процесс обесфеноливания проводят аналогично примеру 2, но алкилфенолы подают в суммарной концентрации 50 мг/л. После часового удержания сточной воды в биофильтре концентрация алкилфенолов на выходе 0,001 мг/л.

Пример 4. Процесс обесфеноливания проводят аналогично примеру 2, но алкилфенолы подают в суммарной концентрации 100 мг/л. После часового удержания сточной воды в биофильтре концентрация алкилфенолов на выходе 1,8 мг/л.

Пример 5. В среду вносится фенол в концентрации 1000 мг/л. Через 3 часа инкубации - 87,3% утилизации, через 4 часа - полное отсутствие.

Определение содержания фенольных соединений осуществляют спектрофотометрически в ультрафиолетовой области (240-400 нм) на приборе «Specord UV-VIS», при этом для каждого вещества строят калибровочный график.

Таким образом, использование штамма Pseudomonas aeruginosa XP-25, закрепленного на носителе, позволяет за короткий период времени качественно осуществить очистку фенолсодержащих сточных вод, в частности от пространственно-затрудненных алкилфенолов, трудно поддающихся биодеградации, до норм сброса на биологические очистные сооружения. Очищенные данным способом сточные воды могут быть использованы с бытовыми хозяйственными водами.