способ биосорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

Формула изобретения

Способ биосорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, предусматривающий подготовку питательной среды, культивирование микроорганизмов, внесение биомассы микроорганизмов в сточную воду, перемешивание, седиментацию, отличающийся тем, что питательная среда содержит крахмал, соевую муку, измельченное перо, сульфат цинка, сульфат железа (II), карбонат кальция, гидроортофосфат калия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

крахмал	5,0
соевая мука	0,5
измельченное перо	1,0
сульфат цинка	0,02
сульфат железа (II)	0,01
карбонат кальция	0,4
гидроортофосфат калия	0,08
вода	остальное

начальное значение рН среды поддерживают 11,0±0,2, полученную питательную среду засевают водно-споровой суспензией штамма Streptomyces chromogenes s.g. 0832 в количестве 1% к объему питательной среды, культивируют при аэрации в течение 72 ч при (28±1)°С, после чего культуральную жидкость вместе с биомассой вносят в сточную воду, при этом объемное соотношение культуральной жидкости и биомассы к сточной воде равно 1:5,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки сточных вод предприятий пищевой промышленности, в частности мясокомбинатов, биосорбционным методом от ионов тяжелых металлов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, при котором авторами предложено использовать биомассу микроорганизма Saccharomyces cerevisiae для извлечения из воды ионов никеля (Ni²⁺), меди (Cu²⁺ ) и свинца (Pb²⁺) [Mihova St., Godjevargova T. Biosorption of heavy metals from aqueous solutions, 2000, 1].

Недостатки прототипа - невысокая эффективность извлечения ионов тяжелых металлов, невозможность извлечения ионов железа, длительность процесса очистки.

Технической задачей изобретения является использование биофлокулирующих агентов для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, повышение эффективности очистки сточных вод мясокомбинатов с помощью биофлокулирующего агента на основе микроорганизма Streptomyces chromogenes s.g. 0832, интенсификация процесса очистки и повышение его рентабельности, снижение себестоимости процесса очистки.

Техническая задача достигается тем, что в способе биосорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, предусматривающем подготовку питательной среды, содержащей крахмал, сульфат цинка, сульфат железа (II), карбонат кальция, гидроортофосфат калия и воду, культивирование микроорганизмов, внесение биомассы микроорганизмов в сточную воду, перемешивание, седиментацию, новым является то, что питательная среда дополнительно содержит соевую муку и измельченное перо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

крахмал - 5,0

соевая мука - 0,5

измельченное перо - 1,0

сульфат цинка - 0,02

сульфат железа (II) - 0,01

карбонат кальция - 0,4

гидроортофосфат калия - 0,08

вода - остальное,

начальное значение рН среды поддерживают 11,0±0,2, полученную питательную среду засевают водно-споровой суспензией штамма Streptomyces chromogenes s.g. 0832 в количестве 1% к объему питательной среды, культивируют при аэрации в течение 72 ч при 28±1°С, после чего культуральную жидкость вместе с биомассой вносят в сточную воду, при этом объемное соотношение культуральной жидкости и биомассы к сточной воде равно 1:5,0.

Технический результат заключается в повышении эффективности очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, интенсификации процесса очистки и повышении его рентабельности.

Способ осуществляется следующим образом.

Чистую культуру Streptomyces chromogenes s.g. 0832 выращивают на агаризированной питательной среде состава (мас.%): сульфат аммония - 1,0; гидроортофосфат калия - 1,0; сульфат магния - 1,0; карбонат кальция - 3,0; хлорид натрия - 1,0; крахмал - 17,0; агар - 20,0; остальное - вода, начальное значение рН 7,2 в течение 3-4 суток при температуре 28±1°С.

При глубинном культивировании штамма используют следующие компоненты: крахмал - 5,0 мас.%; сульфат цинка ZnSO₄ - 0,02 мас.%; сульфат железа (II) FeSO₄ - 0,01 мас.%; карбонат кальция СаСО₃ - 0,4 мас.%; гидроортофосфат калия К₂HPO₄ - 0,08 мас.% и дополнительно соевую муку - 0,5 мас.% и измельченное перо - 1,0 мас.%; остальное - вода, начальное значение рН среды - 11,0±0,2.

Подготовленную питательную среду, содержащую крахмал, соевую муку, перо, сульфат цинка, сульфат железа (II), карбонат кальция, гидроортофосфат калия и воду, инокулируют штаммом Streptomyces chromogenes s.g. 0832 и культивируют при аэрации в течение 72 ч при рН 11,0±0,2; температуре 28±1°С.

После окончания выращивания штамма Streptomyces chromogenes s.g. 0832 культуральную жидкость и биомассу вносят в сточную воду в объемном соотношении 1:5,0. Далее производят перемешивание в течение 10÷15 мин, которое способствует активной флокуляции. В течение этого времени происходит процесс сорбционной очистки, сопровождающийся активной флокуляцией, седиментацией флокул и, как следствие, осветлением стока, а также эффективным удалением ионов железа, меди, свинца и никеля.

Способ биосорбционной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов поясняется примерами.

Пример 1. Готовят питательную среду следующего состава, мас.%:

крахмал - 5,0

соевая мука - 0,5

измельченное перо - 1,0

сульфат цинка - 0,02

сульфат железа (II) - 0,01

карбонат кальция - 0,4

гидроортофосфат калия - 0,08

вода - остальное,

начальное значение рН среды доводят до 11,0.

В колбы Эрленмейера емкостью 750 см ³ вносят по 100 см³ питательной среды. Среду засевают водно-споровой суспензией штамма Streptomyces chromogenes s.g. 0832 в количестве 1% к объему среды. Водно-споровую суспензию штамма Streptomyces chromogenes s.g. 0832 готовят следующим образом: скос 4-суточной культуры в пробирках 18×180 мм заливают 10 см³ стерильной воды и смывают споры. Штамм Streptomyces chromogenes s.g. 0832 инкубируют на качалке при скорости 1,7-1,8 с^-1, температуре (28±1)°С в течение 72 ч.

После окончания выращивания штамма Streptomyces chromogenes s.g. 0832 культуральную жидкость и биомассу вносят в сточную воду в объемном соотношении 1:5,0. Далее производят перемешивание в течение 10 мин. В течение этого времени происходит процесс сорбционной очистки. Данные анализа показателей эффективности очистки сточных вод представлены в таблице 1.

Пример 2. Готовят питательную среду, проводят культивирование продуцента: приготовление споровой суспензии, инокуляцию посевного материала, выращивание проводят аналогично примеру 1.

После окончания выращивания штамма Streptomyces chromogenes s.g. 0832 культуральную жидкость и биомассу вносят в сточную воду в объемном соотношении 1:5,0. Далее производят перемешивание в течение 15 мин. В течение этого времени происходит процесс сорбционной очистки. Результаты очистки представлены в таблице 1.

Таблица 1
Показатели	Контроль	Показатели по примерам
		1	2
Концентрация Ni 2+, мг/г	0,468	0,689	0,512
Концентрация Cu2+, мг/г	0,246	1,321	0,956
Концентрация Pb2+ мг/г	1,146	1,987	1,213
Концентрация Fe2++Fe3+, мг/г	-	2,312	1,945

Предложенный способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов позволяет наиболее полно удалить из сточных вод предприятий пищевой промышленности, в частности мясокомбинатов, ионы тяжелых металлов, обеспечив высокую степень извлечения за короткий промежуток времени.