Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 8
2.1. Обоснование метода очистки промышленных
сточных вод от органических бактерицидных веществ
Необходимость очистки производственных стоков 8
Выбор метода очистки промышленных сточных вод 14
Микробная деструкция некоторых органических
веществ 19
2.2. Особенности деградации органических бактерицидных
веществ микроорганизмами 25
Основные закономерности культивирования и инактивирования микроорганизмов 26
Факторы, определяющие процесс культивирования микроорганизмов 29
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 33
3.1. Материалы и методы исследований
Методы культивирования микроорганизмов 33
Аппаратурное оформление и описание процесса деградации бактерицидных органических веществ микроорганизмами 34
Методические приемы оценки результатов исследований 45
Разработка методического подхода к изучению деградации органических бактерицидных веществ микроорганизмами 47
Изыскание и выбор микроорганизмов, деградирующих фенолеодержащие вещества 76
Выделение и идентификация микроорганизмов 77
Исследования деградирующей способности микроорганизмов в различных условиях 82
3.3.3. Изучение деградации бактерицидных веществ
смешанными культурами микроорганизмов 94
3.4. Изучение возможности деградации фенолсодержащих веществ культурой Bai
3.4.1. Исследование процесса деградации фенолсодержащих
веществ культурой В&&і/і** sis/M's}$ 3 в аэро-
тенках периодического действия 99
3.4.2. Изучение возможности деструкции фенолсодержащих
веществ штаммом #ли*^/« siv/M/i в биофильтрах
и аэротенках непрерывного действия 120
3.4.3. Обоснование возможности обеспечения нормативных
показателей при очистке сточных вод от фенол
содержащих веществ 130
ОБСУВДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВЫВОДЫ 155
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 157
4.
Введение к работе
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 ХХУІ съездов КПСС.
Широко распространенными загрязнителями промышленных сточных вод являются органические соединения, обладающие бактерицидными свойствами, в частности фенол- и 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 оро-
5.
шения 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, найденные 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
і утилизации повышенных концентраций указанных веществ и тд. Поэтому,
необходимо изыскание новых высокоактивных микроорганизмов, а также
детальное изучение процессов деструкции. В связи с этим, основной,
I целью настоящей работы являлось изучение процесса микробной деструк-
| ции некоторых органических бактерицидных веществ, часто встречающихся в промышленных сточных водах в качестве загрязнителей.
Новизна и актуальность исследований заключается в рассмотрении
/ 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 микрофлору; во-вторых, разработан методический подход к изучению деградации органических бактерицидных веществ микроорганизмами, заключающийся
6.
І 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:
і - автором идентифицирован новый бактериальный штамм (биохи-
мический вариант Bacius sufti&s ), способный утилизировать фенол в концентрациях до 3000мг/л, что значительно превышает возможности ранее использованных для этих целей штаммов. Штамм защищен авторским свидетельством;
и - 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 8&i&us st/j/;;s № 3 в условиях лаборатории при различных температурных режимах (от 18 до 60С), 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 3000мг/л на различных средах и сточной воде, содержащей отходы микробиологических производств (в концентрации, соответствующей ХПК=Ю00мг 0/л) в составе активного ила, сформированного на основе фенолдеградирующего штамма
7.
ВаыМиь ъи-i-til-K №3 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 6^//^3 s^//////s №3 используемый для очистки промышленных сточных вод от фенолсодержаших соединений ("871527, 1981г.
Разработка теоретических положений выполнена лично автором под руководством С.А.Джарылгасова 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.
8.
2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
