Способ электрохимической очистки среды культивирования микроорганизмов

 

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТ КИ СРЕДЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ , включающий фильтрование отработанной среды, обработку фильтрата в электролизере с использованием алюминиевых электродов и последующее отделение осадка, о т л ич а ю щ и и с я Тем, что, с целью возможности многократного использов)ания очищенной среды за счет уменьшения ее токсичности, обработку ведут в две стадии: при рН 3,5-6,5,- напряжении на электродах 3,0-3,4 В в присутствии 4-40 мг/л сернокислой меди в пересчете на металл в течени в 3-15 мин, а затем при рН 7,1-8,5, напряжении на электродах 4,0-7,0 В в течение 3-7 мян. 2. Способ по п. 1, отличающий с я тем, что регулирование (Л рН перед второй стадией осуществляют аммиачной водой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСОУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3502040/23-26 (22) 20. 10.82 (46) 28.02.85. Бюл. Ф 8 (72) А.П. Матвеенко, А.В. Растос, В.И. Яковлев, А.Н. Волкова, Н.Б. Федотова и А.В. Татаринцев (71) Ленинградский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (53) 628,543(088,8) (56) 1. Проскуряков В,Л., Шмидт Л.И.

Очистка сточных вод в химической промыщлениости. Л., 1977, с. 110-113, 2. Авторское свидетельство СССР

И - 729143, кл. С 02 F 1/48, 1979. (54)(57) 1. СПОСОБ ЗЛЕКТРОХБМИЧЕСКОИ

ОЧИСТКИ СРЕДЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРО-.

ОРГАНИЗМОВ, включающий фильтрование

„„Я0„„1142451 А отработанной среды, обработку фильтрата в электролизере с использованием алюминиевых электродов и последующее отделение осадка, о т л ич а ю шийся re,-что, с целью возможности многократного использова» ния очищенной среды за счет уменьшения ее токсичности, обработку ведут в две стадии: при рН 3,5-6,5; налряжении на электродах 3,0-3,4 В в присутствии 4-40 мг/л сернокислой меди в пересчете на металл в течение

3-15 мин, а затем при рН 7,.1-8,5, напряжении на электродах 4,0-7,0 В в течение 3-7 мин.

2. Способ по п. 1, о т л н ч а юшийся тем, что регулирование рН перед второй стадией осуществляют аммиачной водой.

3,4

7,0

1 1142

Изобретение относится к техничес. кой электрохимии, в частности к электрохимическим способам очистки сточных вод, и может применяться для регенерации отработанных сред

5 культивирования микроорганизмов.

Известен способ очистки сточных ,вод от токсичных примесей в электролизере с растворимым алюминиевым ано. дом И.

Недостаток известного способа— невозможность повторного использования очищенных вод.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки срецы культивирования микроорганизмов, включающий фильтрование отработанной среды, обработку фильтрата в электролизере с использованием алюминиевых электродов и последующее отделение осадка (2 .

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает

Э оптимального состава остаточных и синтезируемых примесей для целей повторного использования очищенных вод в исходном процессе культивирования биомассы дрожжей.

Цель изобретения — возможность многократного использования очищенной среды за счет уменьшения ее токсичности.

Поставленная цель достигается тем, :что согласно способу очистки среды культивирования микроорганизмов, вклкгЗ5 чающему фильтрование отработанной среды, обработку фильтрата в электролизере с использованием алюминиевых электродов и последующее отделение осадка, обработку ведут в две стадии:4О при рН 3,5-6,5, напряжении на электродах 3,0-3,4 В и в присутствии

4-40 мг/л сернокислой меди в пересчете на металл в течение 3-15 мии, а затем при рН 7,1-8,5, напряжении на электродах 4,0-7,0 В в течение 3-7 минут.

Причем регулирование рН перед второй стадией осуществляют аммиачной водой. О

Электрообработка сначала нри кислом рН обеспечивает окисление высокомолекулярных и.токсичных органических соединений и образование коагулирующих комплексных соединений и 55. ассоциатов высокомолекулярных соединений с солями и гидроперекисями металлов. Образовавшиеся коагуляты

451 3 выделяются в виде осадков. Введение катзлизаторов окисления, например, в виде сернокислой меди ускоряет процесс окисления и коагуляции органических соединений, что позволяет ограничить развитие побочных реакций гидроксилирования металлов и растворения анода путем ограничения анодного перенапряжения ниже 3,4 В.

Дальнейшая электрообработка при щелочном рН среды обеспечивает синтез водорастворимых органических солей металлов и их комплексов, осаждение избыточных гидроокисей переменных металлов и неорганических солей некоторых переменных и щелочных металлов, снижение концентрации перекисей водорода и органических соединений.

Не выделенные из регенерированной среды низкомолекулярные исходные и синтезированные органические соединения, а также комплексы металлов и солей металлов с углеводными низкомолекулярными органическими соединениями являются утилизируемым субстратом, источником микроэлементов и благоприятной средой обитания культивируемых микроорганизмов.

В результате утилизации возвращаемых органических соединений и улучшения состава среды культивирования увеличивают выход биомассы дрожжей.

Пример 1 ° Очищают отработанную среду культивирования микроорганизмов следующего состава, мг/л: органические вещества (ХПК) 800; белок и протеины 650; взвешенные вещества 550; С1 = 284 мг/л; 802 = 2500 мг/л

ИН. = 2400 мг/л; РОЗ = 256 мг/л;

Ее -- 0,3 мг/л; Hg2+ = 2,6 мг/л;, Nn = 1,5 мг/л; Кп = 2,95 мг/л;

К =- 200 мг/л.

Электрохимическую обработку проводят в двухэлектродной ячейке. В качестве анода и катода используют алюминий. Обработку проводят при следующих параметрах:

Объем электролизера, л 2

Площадь катода и анода, дм2 1

Расстояние между паоскопараллельными электродами дм2 0,5

Напряжение на электродах Б: стадия

11

Время обработки, мин: стадия 7

0,21

1,1

Составитель Т. Усова

Редактор И. Ковальчук Техред Т.Фанта Корректор И. Эрдейи

Заказ 646/23 Тираж 884. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная; 4

11 3 рН среды:

1 стадия 4,2

11 8,3

Плотность тока, А/дм :

1 стадия

11

Температура, С:

Концентрация катализатора, мг/л 24

Концентрация аммиачной воды, % 12

Состав среды культивирования после очистки: органические вещества (ХПК), мг/л 438 белок. мг/л 139

Выход абсолютно сухих дрожжей (АСД), г/л, 19,3

Пример 2. То же, что в примере 1 при 24 мг Cu +; NH рН 7,9.

Выход АСД 18, 1 г/л.

Пример 3. Тоже, что в примере 1 при 4мг Сп ; 7 NHi; рН 6 5

Выход АСД 17,8 г/л.

Пример 4. То же, что в примере 3 при 7 НН,.; рН 4,2. Выход с

АСД 18,1 г/л.

Пример 5 То же. Что вФ примере 1 при 40 мг Cu +, 7 NH<,. рН1 3,5 рН 7,1. Выход АСД 18,3 г/л

Пример 6. То же, что в примере 5 при 15K NH+; рН 8,5. Выход

АСД, 19, 4 г/л.

При культивировании на стандартной среде получен выход абсолютно сухих дрожжей (АСД) = 16,1 г/л.

Очистка среды культивирования способом-прототипом обеспечивают минимальное содержание органических веществ и белка, отвечающее требованиям ПДК для естественных водоемов и не может обеспечить повторное ис- пользование среды.

42451 4

Изменение режимов проведения обработки за пределы интервалов приводит к следующему: на 1 стадии— уменьшение рН среды ниже 3,5 приводит к быстрому коррозионному разрушению

5 анода, при увеличении рН среды выше

6,5 образующиеся в процессе обработки коллоидные взвеси не выпадают в осадок, что приводит к возрастанию

10 токсичности среды; снижение напряжения на электродах ниже 3,0 В приводит к уменьшению скорости коагуляции органических веществ, при напряжении выше 3,4,В происходит быстрое корро15 зионное разрушение анода и загрязнение раствора гидроокисью алюминия; снижение содержания сернокислой меди ниже 4 мг/л приводит к резкому возрастанию токсичности среды культиви20 рования, при концентрации выше

40 мг/л сернокислая медь сама становится токсичной для культивирования микроорганизмов °

1! стадия — при уменьшении рН сре25 ды ниже 4,0 в растворе остается большое количество токсичных гидроокиси и аквокомплексов алюминия, повышение рН среды выше 8,5 нецелесообразно, так как токсичность не уменьшается, а расход реагентов растет; снижение напряжения на электродах ниже 4,0 приводит к уменьшению скоростей реакций синтеза и процесса осаждения органических веществ, повышение наЗ5 пряжения выше 7,0 В приводит к уве-личению расхода электроэнергии.

Уменьшение времени обработки нике укаэанных значений приводит к увели40 чению концентрации токсичных продуктов, увеличение времени обработки выше указанных значений приводит к увеличению расхода электроэнергии.