Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Исследование микробной деструкции некоторых бактерицидных веществ-загрязнителей сточных вод

Диссертация: Исследование микробной деструкции некоторых бактерицидных веществ-загрязнителей сточных вод
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Результаты проделанной работы доложены на I и II научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов ВНИИ БП, на заседании Секции охраны окружающей среды Научно-технического совета Главного управления микробиологической промышленности при Совете Министров СССР, а также представлены в научных отчетах ВНИИ БП (Инв.№ 1205, 1364) и одной научной статье. По результатам исследований получено… Читать ещё >

Содержание

  • 1. ВВЕДЕНИЕ
  • 2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
    • 2. 1. Обоснование метода очистки промышленных сточных вод от органических бактерицидных веществ
      • 2. 1. 1. Необходимость очистки производственных стоков
      • 2. 1. 2. Выбор метода очистки промышленных сточных вод
      • 2. 1. 3. Микробная деструкция некоторых органических веществ
    • 2. 2. Особенности деградации органических бактерицидных веществ микроорганизмами
      • 2. 2. 1. Основные закономерности культивирования и инактивирования микроорганизмов
      • 2. 2. 2. Факторы, определяющие процесс культивирования микроорганизмов
  • 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 3. 1. Материалы и методы исследований
      • 3. 1. 1. Методы культивирования микроорганизмов
      • 3. 1. 2. Аппаратурное оформление и описание процесса деградации бактерицидных органических веществ микроорганизмами
      • 3. 1. 3. Методические приемы оценки результатов исследований
    • 3. 2. Разработка методического подхода к изучению деградации органических бактерицидных веществ микроорганизмами
    • 3. 3. Изыскание и выбор микроорганизмов, деградирующих фенолеодержащие вещества
      • 3. 3. 1. Выделение и идентификация микроорганизмов
      • 3. 3. 2. Исследования деградирующей способности микроорганизмов в различных условиях
      • 3. 3. 3. Изучение деградации бактерицидных веществ смешанными культурами микроорганизмов
    • 3. 4. Изучение возможности деградации фенолсодержащих веществ культурой s^z-///// s № в условиях, имитирующих очистные сооружения
      • 3. 4. 2. Изучение возможности деструкции фенолсодержащих веществ штаммом ^///?v's в биофильтрах и аэротенках непрерывного действия
      • 3. 4. 3. Обоснование возможности обеспечения нормативных показателей при очистке сточных вод от фенолсодержащих веществ
  • 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
  • 5. ВЫВОДЫ

Исследование микробной деструкции некоторых бактерицидных веществ-загрязнителей сточных вод (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Охрана окружающей среды от загрязнения — проблема, которая приобрела в настоящее время мировое’значение. Рост научно-технического прогресса и индустриализация, химизация всех аспектов жизнедеятельности человека создали предпосылки для постоянно возрастающего загрязнения окружающей среды. В СССР этой проблеме уделяется большое внимание, что нашло отражение в ряде постановлений правительства и в решениях ХХУ и ХХУ1 съездов КПСС.

Широко распространенными загрязнителями промышленных сточных вод являются органические соединения, обладающие бактерицидными свойствами, в частности феноли формальдегидсодержащие вещества.

Фенол и формальдегид входят в состав дезинфицирующих препаратов, применяемых в различных технологических процессах. Кроме того, фенол является побочным продуктом гидролиза растительного сырья, а также содержится в стоках микробиологических производств и целого ряда отраслей народного хозяйства.

Как известно, фенол и формальдегид — высокотоксичные вещества, вредные как для человека, так и для окружающей среды, о чем свидетельствуют низкие значения их предельно допустимых концентраций.

Являясь трудноразлагаемыми соединениями, они сохраняются продолжительное время в сточных водах и при их сбрасывании в водоемы, оказывают токсическое действие на отдельные звенья природных экосистем. В связи с этим, необходима очистка промышленных сточных вод, содержащих эти вещества.

Особенно важен правильный выбор метода очистки. Для сточных вод различных отраслей промышленности, содержащих фенол и формальдегид в концентрациях, не превышающих 2000мг/л, целесообразно использовать биохимический метод, как наиболее органичный и ведущий к полной минерализации указанных веществ. Вместе с тем, биологическая очистка промышленных стоков с помощью полей фильтрации и полей орошения мало эффективна, а также предсталяет определенную эпидемиологическую угрозу для населения. Поэтому применяются специальные очистные сооружения — биофильтры и аэротенки. Для обеспечения эффективной биологической очистки используют микробный метод и специально сформированные микробные ценозы. Это обуславливает необходимость поиска бактерий-деградантов, в частности, штаммов, способных утилизировать фенол и формальдегид. Штаммы-деграданты, найден-^ ные ранее и используемые в настоящее время при очистке от фенола и формальдегида сточных вод предприятий различных отраслей промыш ленности, обладают рядом недостатков: требовательностью к составу питательных сред, невысокой скоростью деградации, неспособностью к I утилизации повышенных концентраций указанных веществ и т. д. Поэтому, необходимо изыскание новых высокоактивных микроорганизмов, а также детальное изучение процессов деструкции. В связи с этим, основной, (целью настоящей работы являлось изучение процесса микробной деструк-| ции некоторых органических бактерицидных веществ, часта встречающихся в промышленных сточных водах в качестве загрязнителей. / Новизна и актуальность исследований заключается в рассмотрении I деструкции указанных веществ как процесса культивирования микроорганизмов при использовании органических бактерицидных веществ в качестве субстрата, в подборе параметров, всесторонне характеризующих изучаемый процесс и применении их для описания деструкции фенол-содержащих веществ новым штаммом бактерий. ^ На защиту выносятся сформулированные лично автором следующие основные положения, заключающиеся в том, что: во-первых, деструкция исследуемых органических бактерицидных веществ микроорганизмами рассматривается как один из вариантов их взаимодействия, когда концентрация дезагента уже находится у порогового (допустимого) зна чения, но еще не оказывает ингибирующего влияния на микрофлоруво-вторых, разработан методический подход к изучению деградации органических бактерицидных веществ микроорганизмами, заключающийся в использовании ряда параметров, что позволяет характеризовать как конечные результаты, так и динамику процесса деструкции, при этом установлена математическая зависимость, отражающая связь скорости разбавления сточных вод и исходной концентрации в них исследуемого вещества при непрерывном процессе деградации. «.

Основные результаты проделанной работы заключаются в следующем:

— автором идентифицирован новый бактериальный штамм (биохимический вариант ВааНиБ), способный утилизировать фенол в концентрациях до 3000мг/л, что значительно превышает возможности ранее использованных для этих целей штаммов. Штамм защищен авторским свидетельством- - теоретически обоснована и экспериментально подтверждена разработанная и предложенная автором методика оценки результатов исследований по деградации бактерицидных органических веществ различными микроорганизмами- - изучены режимы утилизации фенолсодержащих веществ новым штаммом ъм^к&ъ № 3 в условиях лаборатории при различных температурных режимах (от 18° до 60°С), различных исходных концентрациях источника углерода — фенола (до 2000мг/л, лизола до 1500мг/л), на средах различного состава при различных значениях рН (от 6,8 до 7,4);

— экспериментально показана на моделях биофильтра и аэротенков как периодического, так и непрерывного действия возможность использования вновь выделенного штамма № 3 для очистки сточных вод, содержащих фенол в условиях, имитирующих очистные сооружения;

— установлена высокая адаптивная способность изучаемой культуры: штамм деградирует фенол в концентрации до ЗОООмг/л на различных средах и сточной воде, содержащей отходы микробиологических производств (в концентрации, соответствующей ХПК=1000мг 0£/л) в составе активного ила, сформированного на основе фенолдеградирующего штамма.

Ваыбёиъ Щ и в сочетании с активным илом действующих очистных сооружений.

Результаты проделанной работы доложены на I и II научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов ВНИИ БП, на заседании Секции охраны окружающей среды Научно-технического совета Главного управления микробиологической промышленности при Совете Министров СССР, а также представлены в научных отчетах ВНИИ БП (Инв.№ 1205, 1364) и одной научной статье. По результатам исследований получено авторское свидетельство на изобретение: «Штамм, вариант № 3 используемый для очистки промышленных сточных вод от фенолсодержаших соединений («871 527, 1981 г.

Разработка теоретических положений выполнена лично автором под руководством С. А. Дйарылгасова и А. Н. Божко. Экспериментальные исследования выполнены автором совместно с сотрудниками лаборатории Л. С. Наумовым и М. Н. Григорьевой, а также при участии Л. А. Сергуниной и О. И. Астаховой, которым автор приносит свою благодарность.

Автор считает своим приятным долглм выразить глубокую благодарность директору института, кандидату технических наук В. Н. Злобину, а также научным руководителям: доктору медицинских наук, заслуженному деятелю науки и техники РСФСР С. А. Джарылгасову и кандидату био/ логических наук А. Н. Божко за предоставленную возможность оформления настоящей работы, постоянное внимание и помощь в период написания диссертации.

ВЫВОДЫ.

1. Выделен, идентифицирован и защищен авторским свидетельством новый бактериальный штамм ^¿-''¦¿-'•¿-^'З № 3 (биохимический вариант Вя^/Л^ь) с высокой деградирующей способностью по отношению к фенолу (утилизирует фенол в концентрации до 2000мг/л при температуре 55−60°С в течение 72 часов).

2. Предложен, теоретически и экспериментально обоснован новый методический подход к изучению процесса микробной деструкции бактерицидных органических веществ (в частности 5 феноля), основанный на использовании комплекса параметров, характеризующих как конечные результаты, так и динамику процесса, что позволяет целенаправленно отбирать наиболее активные микроорганизмы-деграданты указанных веществ, а также оптимизировать процесс микробной деструкции в стерильных и натурных условиях. На основе разработанного методического подхода составлены методические рекомендации.

3. Экспериментально выявлены оптимальные режимы деструкции токсических трудноразрушаемых фенольных соединений исследуемой культурой (№ з) в лабораторных условиях. Показано, что наиболее эффективно процесс осуществляется при исходной концентрации бактериальных клеток I х Ю^кл/мл на синтетической минеральной среде, содержащей фенол в концентрации 2000мг/л, температуре 55-бО°С и соответствующем режиме аэрации (до 100см3/мин).

4. В опытах на микробной тест-системе экспериментально показано отсутствие вторичных токсических метаболитов после деградации фенола исследуемой культурой, что дает основание рекомендовать ее для биохимической очистки сточных вод от токсических фенолсодержа-щих соединений.

5. Показана практическая возможность осуществления деградации фенола в концентрации до ЗОООмг/л штаммом Вйа^^з ъм/АЖь № 3 в присутствии активного ила, сформировавшегося при проведении процесса в нестерильных условиях, а также исследуемым штаммом бактерий в сочетании с активным илом действующих очистных сооружений, что позволяет повысить эффективность очистки фенолсодержащих сточны> вод.

6. Установлена экспериментально высокая адаптивная способность фенолдеградирующего штамма ??-/-///-//5 № 3: осуществление процесса возможно в широком диапазоне температур (20−60°С), на средах различного состава (на синтетической среде в присутствии лизола, в воде, содержащей биогенные соли и в сточной воде с амилосубтилином), как в чистой культуре, так и в присутствии посторонней микрофлоры, что является одним из преимуществ исследуемого штамма по сравнению с известными ранее фенолдеградирующими микроорганизмами.

7. Экспериментально показана возможность использования штамма Вые—ъиЖЖъ № 3 для деградации фенола в аппаратах периодического и непрерывного действия (аэротенки, биофильтр) в условиях, приближенных к реальным, что позволяет считать его пригодным для очистки фенолсодержащих стоков.

Соискатель:

Научные руиоВсн^ители:

Показать весь текст

Список литературы

  1. Wheathy J., Hardeman Т. Effect of dressing and cooking on DDT concentration in certain fish from lake Michigan. J.Pish. Res. Can., 1965,^525−529.
  2. Sacmanloa M., Palwasara D., Szokolay A. Contribution to the study of drinking water Danube and biocenose contanination with chlorinated insecticides. Water Res., 1977,^11 ,?>.551−553.
  3. Engelhardt J., Rast H., Walnofer IT. Bacterial metabolism of substituted phenols. Arch. Microbiol., 1977,/Н14,p.25−33*
  4. Herbess S., Schvra. ll L., Willianes T. Rate of microbiol transformation of polycyclic aromatic Hydrocarbons: a chromatographic quantification. J. Appl. Bacter., 1978,^4^/1,^.67−72.
  5. Я.M. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах. Л., «Химия», 1976,-127с.
  6. М.Н., Гвоздяк П. И., Ставская С. С. Микробиология очистки воды. К., «Наукова думка», 1978,-268с.
  7. И.В. Биодеградация и биотрансформация химических водных загрязнений под действием микроорганизмов (научный обзор), экспресс-информ. Гигиена внешней среды, 1976, № 5,-20с.
  8. Г. К., Головлева Л. А. Использование микроорганизмов в органическом синтезе. М., «Наука», 1976,-335с.
  9. Производственная санитария в микробиологической промышленности. Под ред. Падалкина В. П., М., «Лесная промышленность», 1980,~200с.
  10. Н.Н., Амбросов В. А., Складнев А. А. Моделирование процессов микробилогического синтеза. «Лесная пром.», 1975,-344с.
  11. К.И., Колло P.M. Аллергизация организма и носительство дрожжеподобных грибов из рабочих дрожжевых цехов гидролизных заводов. В кн.: Научн. Труды Иркутского мед. инс-та. 1970, вып.98,с.101−104.
  12. Dimmick R.L. Laboratory hazards from accidentally produced air-bornmicrobes. Develop. Ind. Microbiol., 197415,/>44−47.
  13. Wilkinson G.R., Baker L.C., Modem trends in stream sterilizatic Prog. Ind, Microbiol., 1964,/V5,/3.234−282.
  14. H.A., Рябченко В.A., Гольдин В.A., Меццельсон Э.Л.
  15. К оценке эффективности обеззараживания сточных вод радиационнымметодом. Гигиена и санитария" 1976″ 1*5,с.103−105.
  16. Oliver В.G., Carey J.H. A scale- up investigation of ultaviolet desinfection as alternative to chlorination forsewage effluents. Can. J. Chem. Eng., 1975, v.53,/v6,?.711−712.
  17. Применение дезинфектантов в виде аэрозолей для обеззараживания. Алексеева М. И., Мальков О. С., Савельева А. Р., Цетлин В. М. В кн. «Материалы международного симпозиума по дезинфекции и стерилизации». М., «Медицина», 1972, с.52−53.
  18. Опыт обеззараживания производственных помещений аэрозольным методом. Борисова Т. А., Мальков О. С., Мартищин М. Е., Боченин Ю. И. Тр. ВНИИдезинфекции и стерилизации. M., 1967, чЛ, вып. 18, с.163−165.
  19. Л.Ю., Ленцнер Х. П., Сийрдс Т. Э. Пневматический генератор электроаэрозолей для дезинфекции глилых помещений. Уч. зап. Тартусского Гос. Университета, 1971, вып.283, с.129−149.
  20. В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. М., Химия, 1975,-268с.
  21. Правила техники безопасности, производственной санитарии и санитарно-противоэпидемического режима для предприятий по производству бактерийных и вирусных препаратов Мин. здрав СССР M., 1967,-Юс.
  22. Руководство по обеспечению биологической безопасности в национальных институтах здравоохранения США. Вашингтон, 1974,-159с.
  23. Н.В. Химически вредные вещества в промышленности. Л.М., Госхимиздат, 1951, ч.1,-236с.
  24. А.И., Демидов Л. Г., Монгейт И. Л., и др. Канализация промышленных предприятий. Очистка промышленных сточных вод. Изд. 4-е,-М., Стройиздат, 1969,-370с.
  25. Канализация. Наружные сети и сооружения СНиП П-32−74. ч.2. Нормы проектирования. М. Гос. Комитет Совета Министров СССР по делам строительства (Госстрой), 1974,-17с.
  26. A.M., Кульский Л. А., Сотникова Е. В., Шмарук В. Л. Очистка промышленных сточных вод. К., Техника, 1974,-257с.
  27. И.В. и др. Научные исследования в области механической и биологической очистки сточных вод. Труды В0ДГЕ0, М., 1979, с.135−145.
  28. B.C., Богатых Е. В. 0 методах обеззараживания фенол-.содержащих вод. Водные ресурсы, 1977, JM, с.31−35.
  29. Meinik F., Stoff Н., Kohlsetutter Н. Industrie-Abroasser. 4 Auff. Stuttgart. Fischer., 1968, XIII,-714S.
  30. А.И. Производственные сточные воды. М. Медицина, 1948,-35Яс.
  31. К.В. Об использовании шлака и золы для очистки промышленных стоков. Гигиена и санитария, 195217, с.94−99.
  32. Голин, Драбен, Глушко, Носек, Птичек. Очистка фенольных сточных вод на шлаковых фильтрах. В0ДГЕ0 научные сообщения. Очистка промышленных сточных вод. 1963, с.143−150.
  33. В.А. Химия и технология топлив и масел, 1965, № 8, с.27
  34. Т.Ф., Клайн Н. П. Влияние различных факторов на распад фенола. Труды института биологии внутренних вод АН СССР1975, вып.30 (33), с.135−139.
  35. Henson Е. Occup. medicine. 1959, Vil ,/^2,^457−462.
  36. Ц.И. Биохимический метод очистки промышленных сточных вод. М. Стройиздат, 1967,-140с.
  37. Микробиология загрязненных вод. Под ред. Митчелла М."Медицина", 1976,-323с.
  38. И.В. Выживаемость фитопатогенных бактерий в почвепо современным представлениям. Журнал общ.биол., 1973, 34, № 5, с.666−676.
  39. Д.Г., Резник С. Р. Влияние метаболитов споровых сапрофитных бактерий на организм человека и животных. К., «Наук.думка», 1973,-120с.
  40. Э.К. Биологические основы очистки воды. М. «Высшая школа», 1978,-268с.
  41. В.А., Сухомлинов Б. П., Костенко В. Ф. «Одноступенчатая очистка фенольных сточных вод с применением активного ила «.Вин.: Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды. Тезисы докладов АН СССР.,. Пущино, 1975/., с.30−33.
  42. Hansen D., Egan J.W., Cobb H.D. A delicated function biodegradation system for traetment of piont-source phenolic waste water. Abstr. 79th Annu. Meet. Amer. Soc. Microbiol., Los Angeles, Calif, 1979, Washington. D.C., 197^/э.234−2?6.
  43. Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в воздухеи в воде. Справочное пособие для выбора и гигиенической оценки методов обезвреживания промышленных отходов. М. «Химия», 1975,-74<
  44. Radkhakrishnan J., Sinha Ray А.К. Activated sludge studies with phenol bacteria. J. Water Poil. Controll. Ped., 1974y46, yb2393−2399.
  45. E.C. Направленное действие микроорганизмов- одиниз путей повышения эффективности биологической очистки сточных вод. Сб. «Биологическое самоочищение и формирование качества воды». М. «Наука», 1975, с. ПО-112.
  46. И.Ш. и др. Интесификация биологической очистки стоков. М. «Бумажная промышленность», 1976, № 2, с.32−38.
  47. Хапус Мойла, Кирсо Чуве и др. Кинетика совместного биохимического окисления 3,4-бензпирена и фенолов на адаптированных илах Изв. АН Эст. ССР «Химия. Геология», 1975, 24, Ш, с.240−242.
  48. C.B., Газиева A.M., Филиппов Н.А.Очистка сточных вод производства синтетических жирозаменителей адаптированной микрофлорой. Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды. Тезисы докладов. Пущино, 1979 г., с.44−46.
  49. Wilkinson T.G., Hamer С. The microbiol oxidation of mixturesof methanol, phenol, aceton and isopropanol with referenceto effluent purification. J.Chem. Technol. and Biotecnol., 1Э7ЭуЛ Др56−67.
  50. Ludberg J.E., Nicks G.D. Phenols and thiocyanate removed from cc ke plants effluents. Water. E.-Sew. Works, 1969, Vl 16570−574.
  51. Newfeld R.D., Waliknec T. Inhibition of phenol biodegradation by thiocyanate. J. Water Pollution Control.Fed., 19797V» 51/^2283−2291.
  52. H.Т., Квитницкая H.H., Костовецкий Я. И. Микробный метод обесфеноливания сточных вод. К. «Здоров'я», 1964,-86с.
  53. Iiobayashi M., Tehan V.T. Treatment of industrial waetjsolution and production of usefull by-products using photosynthetic bacterial method. Wastes Res., 197^к7/8,^.119−1129.
  54. Ono H., Kanekov T., Tonomuta K. Purification of Iindustrial wastes by microbiol methods. In: Biochemical and Industrial
  55. Aspects of Fertilisation, 1971-/>297−328.
  56. С.С., Волченкова 0.А.'Использование микроорганизмовдля очистки загрязненных вод. Вод. ресурсы., 1979, № 3, с.151−160
  57. Е.М. Экспериментальное изучение обесфеноливания сточных вод газогенераторных станций фенолразрушающими бактериями Авторореферат, Харьков, 1964,-15с.
  58. Е.М. Микробиологическая очистка сточных вод предприятий черной металлургщ.А""Микробиологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды. Тезисы докладов АН СССР, Пущино, 1979, с.57−59 .
  59. Е.М. Методические указания по применению микробов для обесфеноливания в аэротенках сточных вод газогенераторных станций и коксохимических заводов. Киев. НИИ Коммунальной гигиены 1962,-57с.
  60. Т.Ф., Клайн Н. П. Влияние различных факторов на распад фенола. Труды ин-та биологии внутренних вод АН СССР, 1975, вып.30/33, с.135−139.
  61. В.А., Баронкин Л. А. Распад фенола в различных средах. Труды ин-та биологии внутренних вод АН СССР, 1973, вып.24/27, с.178−183.
  62. В.М. Некоторые закономерности разрушения фенола в р.Волге и ее притоках. Труды ин-та биологии внутренних вод АН СССР, 1973, вып.24/27, с.205−211.
  63. Н.А., Микрякова Т. Ф. и др. Распад фенола в искусственных водоемах. Труды ин-та биологии внутренних вод АН СССР, 1973, вып.24 (27), с.159−166.
  64. Eberpacher J., Hang S. et al. Breakdown of the herbicide
  65. Pyramine by microorganisms of the siol, Z, Bacter. Hyg. Abt. Ori1976,^162 ,/345−148.
  66. Патент Великобритания. МКИ C02 5/10 № 1 429 145, 1976- Способочистки промышленных сточных вод от перхлоратов и хлоратов.
  67. Патент. Франция, МКИ СО 25/10. № 2 277 045, 1976 г. Способ очисткисточных вод для удаления из них перхлоратов и хлоратов. 57# Alexander М. Environmental and microbiological problems arising arising from ucalitrant molecules. Microbiol. Ecol., 1975,2,1,17−24.
  68. H.C., Петренко М. Б., Матвиенко Е. Л. и др.Микроорганизмы как основной фактор трансформации пестицидов. Сб. «Круговорот вещества и энергии в водоемах», 1977, с.179−180.
  69. Finn R, Use of semi-pure cultures for pretreatment industrial wastor water. 5-th Int. Ferment, Symp, 4-th Int. Sp. Symp.Yeasts., Berlin, 1976 ,-334
Заполнить форму текущей работой

На отлично!