Штамм архебактерий bacillus sp. вкпм в-5061 - деструктор нефтепродуктов и фосфатов, используемый при очистке почвы и сточных вод

 

Изобретение относится к микробиологической очистке сточных вод и почвы от нефтепродуктов и фосфатов. Штамм Bacillus sр. ВКПМ В-5061 способен в условиях низких и высоких температур (от -15 до +90^oС) очищать сточные воды от нефтепродуктов и фосфатов, приближая их содержание в стоках к установленным нормам предельно допустимых концентраций как в залповом, так и в штатном режиме очистки сточных вод перед подачей их на очистные сооружения и, в конечном итоге, в водоем, а в почве - до фоновой концентрации нефтепродуктов на 21-е сутки после применения. Культура Bacillus sp. ВКПМ В-5061 нетребовательна к питательным средам и может культивироваться как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Для эффективности работы штамма Bacillus sp. ВКПМ В-5061 его сорбируют на тканый носитель (капроновое полотно) и устанавливают в поток сточных вод перед очистными сооружениями, а в почве искусственно соединяют его с отработанным активным илом и наносят на поверхность, что позволяет сохранить высокую эффективность работоспособности микроорганизмов в проточной системе химически загрязненной канализации в условиях хемостата.

Штамм депонирован во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) института "НИИ Генетика" Минмедбиопрома РФ.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к микробиологической очистке почвы и сточных вод, касается использования штамма микроорганизма для деструкции нефтепродуктов и фосфатов в сточных водах и почве и может быть использовано для очистки почвы и сточных вод нефтехимических предприятий.

Известен штамм бактерий - деструктор биогенов азотистых и углеродных соединений в сточных водах химических предприятий (штамм бактерий Pseudomonas sp. N-114 - деструктор аммиака и карбамида). Авт. свид. SU 1735210 Al.

Недостатком данного штамма является невозможность его использования при высоких температурах для деградации фосфорных биогенов.

Известны штаммы прокариотических организмов нефотосинтезирующих бактерий спорообразующих видов (Bacillus acidocaldarius, Bacillus sp.) - автор Логинова Л.Г. // Биология термофильных микроорганизмов. М.: Наука, 1986, с.5, т. 22, используемые для деградации нефтепродуктов (нормальных алканов). Недостатком перечисленных штаммов является невозможность использования их для очистки сточных вод в экстремальных условиях заводов синтетических каучуков, так как сток этих производств имеет высокую температуру, доходящую до 75-95^oС.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому штамму является штамм бактерий Bacillus stearothermophilus, выделенный из активных илов сточных вод предприятий нефтехимической промышленности, используемый для микробиологической очистки сточных вод от нормальных алканов.

Недостатком предлагаемого штамма является его неспособность к работе при высоких температурах, а также при совместной высокой концентрации нормальных алканов с большой концентрацией фосфатов, т.к. он вызывает гелеобразование в системах, приводящее к забивке технологических трубопроводов.

Целью изобретения является получение штамма - эффективного деструктора нефтепродуктов и фосфатов, в соответствующих сточных водах предприятий нефтехимии, путем использования сорбированных на тканных носителях микроорганизмов из рода Bacillus - нефотосинтезирующих бактерий прокариотических организмов бактерий - термофилов, адаптированных к условиям высоких температур и избирательно деградирующих нормальные алканы производства синтетического каучука.

Для достижения указанной цели применен штамм архебактерий Bacillus sp. ВКПМ В-5061, депонированный во Всесоюзной коллекции промышленных микроорганизмов (ВКПМ) института "НИИ Генетика" Минмедбиопрома РФ и предназначенный в качестве деструктора нефтепродуктов и фосфатов.

Штамм размещается на тканные носители (капроновые полотна), установленные в потоке сточных вод перед очистными сооружениями.

Предложенная ткань позволяет сохранить высокую эффективность работоспособности микроорганизмов в проточной системе химически загрязненной канализации в условиях хемостата.

Выдержка тканного носителя при низких температурах (от - 15^oС до 0^oС) отрицательно не сказалась на росте испытуемой культуры.

Полученный штамм Bacillus sp. ВКПМ В-5061 характеризуется следующими морфологическими, культуральными и физико-биохимическими признаками: КУЛЬТУРАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ: Бактериальные прокариотные клетки - закругленные грамотрицательные полиморфные палочки, подвижные (движутся при помощи полярных жгутиков), споры и капсулы образуют. Размер клеток 0,6•1,0•1,2. Склонны располагаться одиночно. Клетки малоподвижны, имеют ограниченное количество жгутиков.

Культура Bacillus sp. ВКПМ В-5061 нетребовательна к питательным средам и может культивироваться как в аэробных условиях на обычном пластинчатом и скошенном мясопептонном агаре (мясопептонном бульоне), так и при факультативно-анаэробных условиях при посеве в короткий столбик мясопептонного агара под слоем вазелинового масла (для предотвращения высыхания).

Колонии данного штамма на агаре (90^oС; 24 ч) круглые с диаметром до 1,5 мм, выпуклые, влажные, не имеющие тенденции к слиянию, слегка фосфорицирующие, но не окрашивающие среду.

В мясопептонном бульоне (90^oС; 24 ч) наблюдается равномерное помутнение без образования пленки с постепенным образованием незначительного, легко взмучивающегося осадка с золотисто-желтоватым оттенком.

ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ: Анаэроб, с высокой температурой роста (до 90^oС), оптимальная температура роста 30-75^oС, рН 6,2-8,6. При нейтральном рН наблюдалось значительное разжижение крахмала. Обладает каталазной, оксидазной и уреазной активностью. Разлагает нефтепродукты и фосфаты.

Кратковременное хранение штамма осуществляется на скошенном агаре в условиях холодильника с еженедельным пересевом. Культура после хранения освежается путем пересева и проращивается в термостате при 85^oС в течение суток до отчетливо выраженного налета на картофельных пластинах.

Для массового размножения культуры использовался метод проточного хемостата. Лимитирующая внутриклеточная концентрация содержания фосфора варьировала в следующих пределах (от 4,2-8,7 мг/л до 13,7-16,2 мг/л).

При концентрации фосфатов до 15 мг/л содержание биомассы превышает 10 мг/л, при этом в составе биомассы наблюдаются частицы латекса. Уменьшение фосфора в среде оказывает непосредственное влияние на синтез суммарной РНК, поскольку он является структурным компонентом РНК. Недостаток фосфора во внешней среде способствует накоплению в клетках полисахаридов, что значительно повышает окислительную способность клеток.

Эффект деструкции проверен на ряде стоков химических производств. Свойства штамма деградировать нефтепродукты и фосфаты иллюстрируются примерами.

Пример 1. К одному литру сточной жидкости, содержащей 1370 мг/л нефтепродуктов и 16,2 мг/л фосфатов, добавили 10 мл взвеси испытуемого штамма микроорганизмов, смытого 5 мл водопроводной воды с кубиков картофельного агара. В пробе содержалось 70 млн. микробных тел в 1 мл. После инкубации штамма в термостате при 90^oС в течение 24 ч остаток нефтепродуктов составил 739,8 мг/л или 54% от исходного уровня. Деструкция фосфатов проходила от начальной концентрации 16,2 мг/л до конечной концентрации 7,6 мг/л, что составляет 47%.

Пример 2. К одному литру воды, содержащей 153 мг/л нефтепродуктов и 8,7 мг/л фосфатов, добавили взвеси испытуемого штамма микроорганизмов. В пробе содержалось 25 млн. микробных тел в 1 мл. После инкубации штамма в термостате при 90^oС в течение 24 ч остаток нефтепродуктов составил 41,3 мг/л или 27%, а конечная концентрация фосфатов составила 2,7 мг/л, что соответствует 31% от исходного уровня.

Пример 3. В реальных производственных условиях Тольяттинского АО "Синтезкаучук", имеющих исходную концентрацию нефтепродуктов в стоке 12,72 мг/л, происходит их равномерная деградация до поступления на очистные сооружения в системах канализации с помощью штамма - деструктора и показывает конечную концентрацию нефтепродуктов 9,67 мг/л. При этом концентрация микробной взвеси в образце сточной воды составляла 1,5 млрд. микробных тел в 1 мл, а концентрация фосфатов составляла: на входе 12,63 мг/л, а на выходе 4,67 мг/л, что в процентном отношении выражается соответственно - 24 и 37%.

Пример 4. В проточную систему цеха Е - 2 АО "Синтезкаучук" установлен тканный носитель с культурой микроорганизма Bacillus sp. ВКПМ В-5061 на срок более трех месяцев, при этом количество микроорганизмов в мазке с ткани составляло 230 тыс. микробных тел в 1 мл сточной воды. Что касается патогенности, то предложенный штамм обладает меньшей патогенностью по сравнению с существующими и с кишечной палочкой.

Токсикологические испытания патогенности предлагаемого штамма проведены на культуре белых мышей с эталоном сравнения кишечной палочки, легко переносимой при внутрибрюшинном заражении.

Из данных примеров следует, что применяемый штамм Bacillus sp. ВКПМ В-5061 обладает более высокой, в 2-3 раза деградирующей активностью, в отношении фосфатов и нефтепродуктов. Преимущества штамма - высокая степень деструкции нефтепродуктов и фосфатов как в залповом, так и в штатном режиме очистки сточных вод перед подачей их на очистные сооружения и в конечном итоге в водоем.

Формула изобретения

Штамм архебактерий Bacillus sp. ВКПМ В-5061 - деструктор нефтепродуктов и фосфатов, используемый при очистке почвы и сточных вод.