DD278574A1 - PROCESS FOR MICROBIAL REMOVAL OF ORGANIC COMPOUNDS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mikrobiellen Abbau organischer Verbindungen in Fluessigkeiten hoher Alkali- oder Erdalkalichloridbelastung. Die Erfindung kann in Anlagen zur biologischen Abwasserreinigung eingesetzt werden, in denen stark salzhaltige Fluessigkeiten behandelt werden muessen, in denen stark wie sie aus der Salzkohleverarbeitung, der pelzverarbeitenden- oder Lederindustie anfallen. Der neue Bakterienstamm IMET 11333 toleriert dabei NaCl-Konzentrationen bis zu 150 g/l und ermoeglicht dadurch die Behandlung von Abwasserphasen, die bislang nur nach aufwendiger Vorbehandlung mikrobiell gereinigt werden konnten.The invention relates to a method for the microbial degradation of organic compounds in liquids of high alkali or Erdalkalichloridbelastung. The invention can be used in plants for biological wastewater treatment, in which highly saline liquids must be treated, in which strong as they come from the coal processing, the fur processing or Lederindustie. The new bacterial strain IMET 11333 tolerates NaCl concentrations of up to 150 g / l and thus enables the treatment of wastewater phases which until now could only be microbially cleaned after extensive pretreatment.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein mikrobiologisches Abwasserreinigungsverfahren. Sie kann in herkömmlichen aeroben Fermentationsanlagen angewendet ν vden, wo ein Abbau organischer Verbindungen in stark salzbelasteten Flüssigkeiten erforderlich ist.The invention relates to a microbiological wastewater treatment process. It can be used in conventional aerobic fermentation plants where degradation of organic compounds in highly saline liquids is required.
Bei den bekannten Verfahren zum Abbau organischer Verbindungen stellt es ein erhebliches Problem dar, wenn die zu reinigenden Flüssigphasen eine hohe Belastung mit Alkali- oder Erdalkalichloriden aufweisen, wie es z. B. mit Abwässern der Salzkohleveredlung, der Lederindustrie oder Pelzverarbeitung der Fall ist. In der Literatur werden Verringerungen der Abbauleistungen der Mikroorganismen bis zu 40% bei NaCI-Gehalten von 2 bis 5 Gew.-% angegeben (G.W. Lawton, C. V. Eggert:In the known method for degradation of organic compounds, it is a significant problem when the liquid phases to be cleaned have a high load of alkali or alkaline earth chlorides, as z. B. with effluents of the salt coal refinement, the leather industry or fur processing is the case. Reductions in the degradation efficiency of the microorganisms up to 40% are reported in the literature at NaCl contents of 2 to 5% by weight (G.W. Lawton, C.V. Eggert:
Seewagd and industrial wastes 29 [195711228ff.; H.Ziemann: Acta hydrochim. hydrobiolog. 1 [1973] 257).Seawagd and industrial wastes 29 [195711228ff .; H. Ziemann: Acta hydrochim. hydrobiolog. 1 [1973] 257).
Gemäß SU 1175963 wird das Wachstum von Acinetobacter calcoaceticus vollständig inhibiert, wenn der NaCI-Gehdlt des zu behandelnden Abwassers 6,5Gew.-% überschreitet.According to SU 1175963, the growth of Acinetobacter calcoaceticus is completely inhibited when the NaCl content of the effluent to be treated exceeds 6.5% by weight.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, werden in komplexen Abwasserreinigungsanlagen zusätzliche Veifahrensstufen zur Beseitigung anorganischer Salze wie Fällung oder Ionenaustauscher eingebaut, wodurch die Verfahren technologisch und ökonomisch aufwendig werden.To overcome these disadvantages, additional Veifahrensstufen be installed to eliminate inorganic salts such as precipitation or ion exchanger in complex wastewater treatment plants, making the process technologically and economically complex.
Die Erfindung hat das Ziel, den Abbau organischer Bestandteile, insbesondere niederer Fettsäuren, Kohlehydraten und Eiweißstoffen, in Flüssigkeiten hoher Alkali- oder Erdalkalichloridbelastung auf technologisch einfache Weise und ohne zusätzliche Behandlungsstufen zur Salzreduzierung zu realisieren.The invention has the goal of realizing the degradation of organic constituents, in particular lower fatty acids, carbohydrates and proteins, in liquids of high alkali or alkaline earth metal chloride loading in a technologically simple manner and without additional treatment stages for salt reduction.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bakterienstamm zu selektieren und einzusetzen, der eine hohe Halotoleranz gegenüber NaCi aufweist und der verschiedene Kohlenstoffquellen bei hinreichender Wachstumsgeschwindigkeit verwertenThe object of the invention is to select and use a bacterial strain which has a high halotolerance with respect to NaCl and which utilize different carbon sources at a sufficient rate of growth
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Verwendung des neuen halotoleranten Bakterienstammes IMET 11333 in einem aeroben Kultivierungsverfahren gelöst, in dem das zu reinigende Abwasser als Träger der C-Quelle dient.According to the invention, the object is achieved by using the new halotolerant bacterial strain IMET 11333 in an aerobic cultivation method, in which the wastewater to be purified serves as a carrier of the C source.
Das mikrobielle Abbauverfahren wird dabei im Temperaturbereich von 20 bis 45°C, vorzugsweise von 30 bis 30°C und im pH-Bereich von 5 bis 8, vorzugsweise 6,6 bis 7,4 durchgeführt.The microbial degradation process is carried out in the temperature range from 20 to 45 ° C, preferably from 30 to 30 ° C and in the pH range of 5 to 8, preferably 6.6 to 7.4.
Die Salzbelastung kann dabei bis 150g NaCI/l zu behandelnde Flüssigkeit betragen, ohne daß merkliche nachteilige Auswirkungen auf das Biomassewachstum sowie die Abbauleistung gegenüber niederen Fettsäuren wie Essigsäure, PrcprionsiHire oder Buttersäure, Kohlehydraten wie Glucose, Lactose oder Galactose sowie Eiweißen festzustellen sind.The salt load can be up to 150g NaCl / l to be treated liquid without noticeable adverse effects on the biomass growth and the degradation compared to lower fatty acids such as acetic acid, PrprprioniHire or butyric acid, carbohydrates such as glucose, lactose or galactose and proteins are observed.
Außer N'.öl toleriert der neue Bakterienstamm auch andere Alkali- oder auch Erdalkalichloride, -carbonate oder -sulfate.In addition to oil, the new bacterial strain tolerates other alkali or alkaline earth chlorides, carbonates or sulfates.
Ammoniumsalze dieser Anionen sind dabei als Alkalisalze anzusehen.Ammonium salts of these anions are to be regarded as alkali salts.
Die Verwendung dos Bakterienstammes erfolgt in einer Weise, wie sie für biologische Abwasserbehandlungen üblich ist. Die Anzucht des Impfmaterials wird zweckmäßigerweise mit reinen C-Quellen begonnen und schrittweise eine Adaptation dor Biomasse an dc.'s zu behandelnde Medium vorgenommen. Das eigentliche Kultivierungsverfahren zum Abbau der organischen Verbindungen kann sowohl diskontinuierlich wie auch kontinuierlich erfolgen; im Falle der kontinuierlichen Prozeßführung ist dabei eine Durchflußrate von maximal 0,14/h einzuhalten.The use of the bacterial strain is carried out in a manner that is customary for biological wastewater treatment. The growth of the inoculation material is expediently started with pure C sources and stepwise carried out an adaptation of the biomass to DC's of medium to be treated. The actual cultivation process for decomposing the organic compounds can be carried out either batchwise or continuously; in the case of continuous process control, a flow rate of a maximum of 0.14 / h must be maintained.
Der neue Bakterienstarnm wurde in der IMET-Kulturensammlung des Zentralinstitutes für Mikrobiologie und experimontelle Therapie Jena der AdW der OCm iiimciiegt und unter der Nummer IMET 11333 registriert.Th e new Bakterienstarnm was iiimciiegt in the IMET-Culture Collection of the Central Institute of Microbiology and experimontelle therapy Jena the Academy of Sciences of OCm and registered under number IMET 11,333th
Es ist wie folgt zu charakterisieren:It is characterized as follows:
nach Kultivierung in Flüssigkultur mit Acetat:after cultivation in liquid culture with acetate:
Form: StäbchenShape: chopsticks
Größe: 1,24pm breit; 6,2pm langSize: 1.24pm wide; 6.2m long
Der Stamm ist gram-negativThe tribe is gram-negative
Auf Standard-Agar mit 15% NaCI, 2% Acetat und 0,2% Hefeextrakt werden bei pH 6,9 folgende Kolonien gebildet:On standard agar containing 15% NaCl, 2% acetate and 0.2% yeast extract, the following colonies are formed at pH 6.9:
- kreisförmig, halbkugelig, ganzrandig, glänzend, mit einem Durchmesser von 1 bis 1,5μηι.- circular, hemispherical, entire, shiny, with a diameter of 1 to 1,5μηι.
- buMerartige Konsistenz, feinamorphe Struktur, weiße Farbe- Bark-like texture, fine-grained structure, white color
Das Temperaturoptimum liegt bei 380C, wobei das Wachstum auf festen Nährböden nach 8 Tagen beginnt und nach 12 Tagen optimal ist. Der Temperaturbereich für das Wachstum liegt zwischen 20 und 45°C. Der pH-Bereich liegt zwischen 5,8 und 7,8, wobei das pH-Optimum bei 6,9 liegt.The optimum temperature is 38 0 C, the growth begins on solid nutrient media after 8 days and is optimal after 12 days. The temperature range for growth is between 20 and 45 ° C. The pH range is between 5.8 and 7.8 with the pH optimum at 6.9.
Die Bakterien zeigen gute Assimilationsfähigkeit für folgende Stoffe:The bacteria show good assimilation ability for the following substances:
Glucose, Calactose, Glycerin, Lactose, Citrat, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure und Eiweißverbindungen.Glucose, calactose, glycerol, lactose, citrate, acetic acid, propionic acid, butyric acid and protein compounds.
Die Bakterienbiomasse weist einen Rohproteingehalt von 58 bis 68% duf.The bacterial biomass has a crude protein content of 58 to 68% duf.
Durch nachfolgende Beispiele soll die Erfindung näher erläutert werden.By following examples, the invention will be explained in more detail.
Ausführungsbeispieleembodiments
In einem Rührfermentor werden 5I vorgezüchtetes Impfmaterial der Bakterien IMET 11333 mit einer Konzentration von 1,5g/l eingesetzt. Die Temperatur wird auf 34°C, der pH-Wert auf 6,8 eingestellt. Das Medium, welches für 10g BTS/I bilanziert ist, wird mit 86 l/l · h Luft begast. Es erfolgt eine diskontinuierliche Kultivierung bis zum Erreichen der gewünschten Biomassekonzentration von 10g/l. Während des Wachstumsprozesses wird der pH-Wert mit einer 2%igen Schwefelsäure geregelt. Das Nährmedium hatte (für 1 g Biomasse) folgende Zusammensetzung pro Liter:In a stirred fermentor 5I bred inoculum of the bacteria IMET 11333 are used at a concentration of 1.5 g / l. The temperature is adjusted to 34 ° C, the pH to 6.8. The medium, which is balanced for 10 g BTS / I, is gassed with 86 l / lh of air. There is a discontinuous cultivation until the desired biomass concentration of 10 g / l. During the growth process, the pH is controlled with a 2% sulfuric acid. The nutrient medium had (for 1 g of biomass) the following composition per liter:
KH2PO4 35 mgKH 2 PO 4 35 mg
H3PO4 <85%ig) 0,027 mlH 3 PO 4 <85%) 0.027 ml
MgSO4 x 5 H2O 25 mgMgSO 4 x 5 H 2 O 25 mg
CuSO4 x 5 H2O 0,78 mgCuSO 4 × 5 H 2 O 0.78 mg
FeCI2 x 4 H2O 1,20 mgFeCl 2 x 4 H 2 O 1.20 mg
ZnCI2 0,32 mgZnCl 2 0.32 mg
MnSO4 x 4 H2O 1,83 mgMnSO 4 x 4 H 2 O 1.83 mg
CoSO4 x 7 H2O 0,04 mgCoSO 4 x 7 H 2 O 0.04 mg
CrCI3 x 6 H2O 0,08 mgCrCl 3 × 6 H 2 O 0.08 mg
NiSO4 x 7 H2O 0,11 mgNiSO 4 x 7 H 2 O 0.11 mg
Na2MoO4 χ 2 H2O 0,04 mgNa 2 MoO 4 χ 2 H 2 O 0.04 mg
AI2(SO4I3X 18H2O 0,19 mgAl 2 (SO 4 I 3 X 18H 2 O 0.19 mg
H2BO3 1,29 mgH 2 BO 3 1.29 mg
Ca(NO3I2 χ 4 H2O 0,88 mgCa (NO 3 I 2 χ 4 H 2 O 0.88 mg
CH3COOH (80%ig) 6,12 mlCH 3 COOH (80%) 6.12 ml
Der NaCI-Gehalt des Fermentationsmediums betrug 120g/l.The NaCl content of the fermentation medium was 120 g / l.
Nährlösung und Schwefelsäure werden dem Fermentationsmedium sukzessive so zugegeben, daß folgende Konzentrationen in der Kulturflüssigkeit eingehalten werden:Nutrient solution and sulfuric acid are successively added to the fermentation medium so that the following concentrations are maintained in the culture fluid:
P (als Phosphat): 20 bis 150mg/lP (as phosphate): 20 to 150mg / l
N (als Ammoniurnionen): 20 bis 150mg/l.N (as ammonium ions): 20 to 150 mg / l.
Die anschließende kontinuierliche Kultivierung erfolgte bei einer Durchflußrate von 0,12/h. Die pH-Regelung erfolgte mit 10%iger NH4OH-Lösung. Die o.g. Grenzen für P und N wurden eingehalten. Unter diesen Bedingungen wurde eine Produktivität von 1,0g/i · h erreicht. Der Abbau der Essigsäure im Medium erfolgt von 25 g/l Ausgangskonzentration auf 0,5g/l.The subsequent continuous cultivation was carried out at a flow rate of 0.12 / h. The pH was controlled with 10% NH 4 OH solution. The above limits for P and N were met. Under these conditions, a productivity of 1.0 g / lh was achieved. The degradation of the acetic acid in the medium is carried out from 25 g / l initial concentration to 0.5 g / l.
Die Kultivierung erfolgte wie im Beispiel 1 beschrieben, nur wurde die Essigsäure durch Buttersäure ersetzt. Bei einer Durchflußrate von 0,1/h wurde eine Produktivität von 0,95g/l · herreicht. Der Abbau der Buttersäure erfolgte von 20 g/l Ausgangskonzentration auf 0,8g/l. Der NaCI-Gehalt betrug 50g/l Fermentationsgemisch.The cultivation was carried out as described in Example 1, except that the acetic acid was replaced by butyric acid. At a flow rate of 0.1 / h, a productivity of 0.95 g / L was achieved. The decomposition of the butyric acid was carried out from 20 g / l initial concentration to 0.8 g / l. The NaCl content was 50 g / l of fermentation mixture.
Die Kultivierung erfolgte wie im Beispiel 1 beschrieben, die Essigsäure wurde durch Glucose ersetzt und das Fermentationsmedium wies einen NaCI-Gehalt von 100g/lauf. Die Durchflußrate betrug 0,12/h. Unter diesen Bedingungen wurde eine Produktivität von 0,9g/l · h erreicht. Der Abbau der Glucose von 19g/l Ausgangskonzentration bis auf 1 g/l.The cultivation was carried out as described in Example 1, the acetic acid was replaced by glucose and the fermentation medium had a NaCl content of 100 g / run. The flow rate was 0.12 / h. Under these conditions, a productivity of 0.9 g / lh was achieved. The degradation of glucose from 19g / l initial concentration down to 1 g / l.
Die Kultivierung erfolgte zur Reduzierung des Fettsäuregehaltes eines Kohleabwassers, welches 4g/l Monophenole, 18g/l Fettsäuren, 1 g/l CO2,0,1 g/l H2S und 20g/l NaCI enthielt. Das Abwasser wurde im Verhältnis 1:2 mit dem in Beispiel 1 genannten Medium gemischt und einer diskontinuierlichen Fermentation bei einer Fermentationsdauer von 20h unterzogen. Der Fettsäuregehalt wurde dabei von 18g/l auf 1 g/l gesenkt.The cultivation was carried out to reduce the fatty acid content of a coal waste water containing 4 g / l monophenols, 18 g / l fatty acids, 1 g / l CO 2 , 0.1 g / l H 2 S and 20 g / l NaCl. The wastewater was mixed in the ratio 1: 2 with the medium mentioned in Example 1 and subjected to a batch fermentation at a fermentation time of 20 h. The fatty acid content was lowered from 18 g / l to 1 g / l.
Ein Abwasser aus der pelzverarbeitenden Industrie, das ausgewaschene Fiweiß und 15g/l NaCI enthielt und einen CSV-Wert von 800mg/l aufwies wurde mit Fermentationsmedium entsprechend Beispiel im Verhältnis 2:1 gemischt und einer diskontinuierlichen Fermentation über 15h unterzogen. Der CSV-Wert konnte dadurch auf 100mg/l gesenkt werden.A wastewater from the fur processing industry, the washed Fiweiß and 15g / l NaCl contained and had a CSV value of 800 mg / l was mixed with fermentation medium according to Example in the ratio 2: 1 and subjected to a batch fermentation for 15h. The CSV value could be lowered to 100mg / l.
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Cited By (1)
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WO2002081761A2 (en) * | 2001-04-10 | 2002-10-17 | Billiton Sa Limited | Bioleaching of a sulphide concentrate in a saline solution |
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1988
- 1988-12-27 DD DD32395288A patent/DD278574A1/en not_active IP Right Cessation
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WO2002081761A2 (en) * | 2001-04-10 | 2002-10-17 | Billiton Sa Limited | Bioleaching of a sulphide concentrate in a saline solution |
WO2002081761A3 (en) * | 2001-04-10 | 2004-02-12 | Billiton Sa Ltd | Bioleaching of a sulphide concentrate in a saline solution |
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