Установка для культивирования культуры микроорганизмов thiobacillus ferroxidans

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложена установка для культивирования культуры микроорганизмов Thiobacillus ferrooxidans. Установка содержит корпус с крышкой, воздушный компрессор, эрлифт, основу с закрепленными перфорированными пластинами и размещенными на них гранулами активированного угля, электронагреватель и блок автоматической регулировки температуры. Изобретение обеспечивает увеличение скорости размножения ассоциации бактерий за счет интенсификации процесса культивирования, что позволяет ускорить получение биомассы бактерий. 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области биотехнологии и экологии, а именно к разработке эффективной установки для культивирования культуры тионовых бактерий Thiobacillus ferrooxidans, которые обладают высокой способностью к биовыщелачиванию металлов из сплавов и отходов. Она может быть использована на металлургических предприятиях, на предприятиях по добыче и переработке руд и в других областях народного хозяйства.

Известен способ выращивания культуры Thiobacillus ferrooxidans, применяемой для обработки труднообогатимых руд с целью извлечения металлов, который представляет собой культивирование Thiobacillus ferrooxidans на среде, содержащий минеральные соли и формиат с концентрацией менее 100 ммоль (патент RU 2099412 С1, 20.12.1997).

Известен так же способ промышленного культивирования штаммов тионовых бактерий Thiobacillus ferrooxidans, применяемых для бактериально-химического выщелачивания ценных и благородных металлов из сульфидных руд, включающий введение суспензии штамма Thiobacillus ferrooxidans в питательную среду определенного состава и культивирование при температуре 25-32°С и аэрации с удельным расходом воздуха 8-10 м³/ч*м² (KZ 14812, 15.09.2004).

Известен также биореактор для культивирования микроорганизмов, содержащий культивационную ванну с цилиндрическими стенками, снабженную крышкой и технологическими патрубками для подключения источника суспензии, источника посевного материала, и слива готовой продукции, лопастную мешалку, снабженную приводом, барботер и теплообменник для регулирования температуры в полости культивационной ванны (SU 1570678 А1, 15/06/1990).

Задачей настоящего изобретения является разработка установки для культивирования культуры Thiobacillus ferrooxidans.

Технический результат предложенного изобретения заключается в увеличении скорости размножения ассоциации бактерий за счет интенсификации процесса культивирования, что позволяет ускорить получение биомассы бактерий.

Технический результат обеспечивается установкой для культивирования культуры микроорганизмов Thiobacillus ferrooxidans, содержащим корпус (1) с крышкой (7), воздушный компрессор (8), выход которого присоединен к трубопроводу эрлифта (2), размещенного в корпусе (1), посредством разобщительного вентиля (9) и обратного клапана (10), причем в корпусе установлена основа (3), на которой закреплены перфорированные пластины (4) с размещенными на них гранулами активированного угля (5), а установка дополнительно содержит электронагреватель (12) и блок автоматической регулировки температуры (13).

Конструкция заявленной установки представлена на рисунке 1, где изображено устройство, которое включает в себя: 1 - корпус биоустановки из полиэтиленовой трубы; 2 - трубопровод эрлифта; 3 - основа для крепления перфорированных пластин; 4 - перфорированные пластины; 5 - гранулы активированного угля; 6 - воздухоотводчик; 7 - крышка корпуса биоустановки; 8 - воздушный компрессор; 9 - разобщительный вентиль; 10 - обратный клапан; 11 - вентиль для слива биораствора; 12 - электронагреватель, в частности спиральный электронагреватель; 13 - блок автоматической регулировки температуры.

Принцип действия установки состоит в следующем: в биохимическую установку загружают активированный уголь (5), выполняющий функцию части устройства - иммобилизатора бактерий, туда же заливают питательную среду, содержащую сернокислое железо, и суспензию микроорганизмов Thiobacillus ferrooxidans, затем закрывают крышку (7) биохимической установки на болты и включают воздушный компрессор (8) и блок автоматической регулировки температуры (13). Внутри биохимической установки установлен эрлифт (2), который через внутреннюю трубу и активированный березовый уголь прокачивает биораствор в постоянном режиме. При этом происходит непрерывная подача воздуха и в установке проходят одновременно такие процессы, как бактериальное окисление березового угля ассоциацией тионовых бактерий и химическое окисление компонентов угля ионами трехвалентного железа. Для ускорения биотехнологических процессов, за счет увеличения скорости размножения ассоциации бактерий, использовали пористый иммобилизатор - активированный березовый уголь марки БАУ-А (ГОСТ 6217-74), который предварительно замачивали в растворе, содержащем ассоциацию бактерий в течение одних суток, с целью накопления культуры микроорганизмов на иммобилизаторе. Далее активированный уголь загружали в установку, представляющую собой, заявленный колоночный биореактор (рис. 1).

Технический результат достигается за счет замены мешалки на эрлифт, который насыщает биологический раствор кислородом, а также за счет использования пористого иммобилизатора - активированного угля. При этом интенсифицировать перемешивание раствора можно увеличением расхода воздуха через эрлифт.

Пример. Исходное сырье: березовый активированный уголь - 300 г; объем раствора сернокислого железа 4840 мл (рН=1,91 содержание Fe3+ = 17,75 г/л, содержание Fe2+ = 8,23 г/л). В биохимическую установку загружали навеску гранул активированного березового угля от 0,5 до 1,0 мм, заливали раствор сернокислого железа V=4840 мл, закрывали крышку биохимической установки на болты. Затем включали биохимическую установку, воздушный компрессор и блок автоматической регулировки температуры, внутри биохимической установки начинал работать эрлифт, который через внутреннюю трубу и гранулы активированного угля прокачивал биораствор в постоянном круглосуточном режиме.

Введение в процесс активированного березового угля в качестве пористого иммобилизатора, показывает (рис. 2), резкое увеличение скорости окисления железа более чем в 10 раз в течение первых 5 суток, и сокращение времени наработки рабочих концентраций CFe 3+/CFe 2+ в 5 раз.

Таким образом, заявленная установка для культивирования культуры микроорганизмов Thiobacillus ferrooxidans позволяет увеличить скорость размножения ассоциации бактерий за счет интенсификации процесса культивирования.

Устройство для культивирования культуры микроорганизмов Thiobacillus ferrooxidans, содержащее корпус (1) с крышкой (7), воздушный компрессор (8), выход которого присоединен к трубопроводу эрлифта (2), размещенного в корпусе (1), посредством разобщительного вентиля (9) и обратного клапана (10), причем в корпусе установлена основа (3), на которой закреплены перфорированные пластины (4) с размещенными на них гранулами активированного угля (5), а устройство дополнительно содержит спиральный электронагреватель (12) и блок автоматической регулировки температуры (13).