DE2902365C2

DE2902365C2 - Verfahren zum Reinigen von phosphorhaltige Verbindungen enthaltenden Abwässern mit Hilfe von Mikroorganismen

Info

Publication number: DE2902365C2
Application number: DE2902365A
Authority: DE
Inventors: Makoto Nagoya Aichi Shoda; Shigezo Udaka
Original assignee: Nagoya University NUC
Current assignee: Nagoya University NUC
Priority date: 1978-01-23
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1983-06-23
Also published as: IT7919507A0; IT1110765B; SE7900545L; CH638165A5; FR2415081A1; DE2902365A1; US4220527A; JPS5499347A; GB2012742B; GB2012742A; FR2415081B1

Description

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Erfindungsgegenstand ist das im Patentanspruch angegebene Verfahren.

Die Anhäufung von anorganischen und organischen phosphorenthaltenden Verbindungen in Flüssen, Seen und Küstengewässern ist seit einiger Zeit ein bedeutsames Umweltschutzproblem geworden. Aus diesem Grunde ist die Entwicklung eines Systems, anorganische und organische phosphorenthaltende Verbindungen mit Hilfe von Mikroorganismen zu entfernen, sehr wertvoll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Mikroorganismen aus der Natur zu isolieren, die mehr phosphorenthaitende Verbindungen in sich anzusammeln vermögen und dadurch ein Entfernen von anorganischen und organischen phosphorenthaltenden Verbindungen aus Abwässern zu erreichen. Es ist gefunden worden, daß bestimmte Mikroorganismen-Stämme, die zur Gattung Arthrobacter, Micrococcus und Nocardia gehören, erhebliche Mengen von in Wasser gelösten anorganischen und organischen phosphorenthaltenden Verbindungen zu speichern vermögen.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zum Reinigen von phosphorhaltige Verbindüngen enthaltenden Abwässern mit Hilfe von Mikroorganismen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Arthrobacter globiformis ATCC 8010, Micrococcus Iuteus ATCC 398 oder Nocardia erythropolis ATCC 4277 in Abwässern züchtet und dann die Mikroorganismen aus den Abwässern isoliert, wenn sie in sich anorganische und organische phosphorenthaltende Verbindungen gespeichert haben.

Es ist bekannt, daß zahlreiche Mikroorganismen phosphorhaltige Verbindungen aufnehmen. Jedoch so können keine der bekannten Mikroorganismen be· trächtliche Mengen an phosphorenthaltenden Verbindungen speichern. Gegenüber diesen Mikroorganismen nehmen die erfindungsgemäß einsetzbaren Mikroorganismen erhebliche Mengen an phosphorhaltigen Ver- bindungen auf und setzen die aufgenommenen Verbin' düngen praktisch nicht wieder in Freiheit, wenn die Mikroorganismen einmal diese Verbindungen aufgenommen haben.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man μ sowohl anorganische als auch organische phosphorenthaltende Verbindungen aus Abwässern entfernen. Beispiele von anorganischen phosphorhaltigen Verbindungen sind Orthophosphorsäure (H₃PO₄), Pyrophosphorsäure (H4P2O4) und Polyphosphorsäuren (HPO3), sowie deren Salze. Beispiele von organischen phosphorenthaltenden Verbindungen sind Alkylphosphorsäuren, wie die Methyl- und Äthyl-phosphorsäure und ihre Derivate, phenylphosphorsäure und ihre Derivate, Glycerinphosphorsäure und ihre Derivate sowie andere organische, Phosphorsäure oder Phosphor enthaltende Verbindungen,

Um pbosphorenthaJtende Verbindungen nach dem erfindungägemäßen Verfahren aus diesen Verbindungen enthaltenden Abwässern zu entfernen und diese Abwässer zu reinigen, werden die Mikroorganismen im Abwasser gezüchtet, so daß die Mikroorganismen die phosphorenthaltenden Verbindungen aufnehmen. Anschließend werden die Mikroorganismen, die die phosphorenthaltenden Verbindungen gespeichert haben, aus dem Abwasser isoliert.

Das Züchtungsverfahren wird zweckmäßig unter aeroben Bedingungen durchgeführt Bessere Ergebnisse werden erhalten, wenn der pH-Wert des Abwassers in geeigneter Weise während der Züchtung auf pH-Werte zwischen 3 und 10, vorzugsweise 6 und 8, durch Zugabe von Säure oder Alkali eingeregelt wird. Gegebenenfalls kann man die Temperatur des Abwassers auf Werte zwischen 25 und 40⁰C einstellen.

Um das Entfernen der phosphorenthaltenden Verbindungen in wirksamer Weise zu steigern, werden den Abwässern erforderlichenfalls Kohlenstoff-, Stickstoff- und andere Nährquellen zugegeben. Beispiele von Kohlenstoffquellen sind Kohlehydrate, wie Glucose, Saccharose oder Stärke, ferner organische Säuren, Alkohole, Kohlenwasserstoffe und andere Substanzen, die als Nährstoffe von den Mikroorganismen verbraucht werden können. Eine besonders bevorzugte Kohlenstoffquelle ist ein anderes, einen hohen biochemischen Sauerstoff-Bedarf (BSB) aufweisendes Abwasser als das zu reinigende. Die Kohlenstoffquelle in einem derartigen Abwasser sollte vorzugsweise einen biochemischen Sauerstoff-Bedarf von mindestens etwa 1000 Gewichtsteile je Million Teile Abwasser aufweisen.

Beispiele von Stickstoffquellen sind Ammoniumsalze, gasförmiges Ammoniak und andere Abwässer mit einem hohen Gewichtsprozentgehalt an Stickstoff.

Weiterhin können dem Abwasser gegebenenfalls Eisen-, Kalium-, Magnesium- und andere Ionen zugegeben werden.

Die Abwässer sind von anorganischen und organischen phosphorenthaltenden Verbindungen befreit, wenn die Mikroorganismen nach dem Züchten isoliert worden sind, beispielsweise durch Zentrifugieren oder Abfiltrieren.

Die Konzentration an anorganischer Phosphorsäure wird mittels der Ammoniummolybdat-Methode bestimmt Durch Vermischen von 10 ml einer 2,5gewichtsprozentigen Ammoniummolybdat-Lösung, 10 ml einer lOgewichtsprozentigen Ascorbinsäure-Lösung und 30 ml einer 2-η Schwefelsäure wird das Ammoniummolybdat-Reagens hergestellt 1 ml einer Probe mit einem Gehalt an Phosphorsäure wird dann mit 1 ml des Ammoniummolybdat-Reagens vermischt und 1 bis 2 Stunden bei 37° C reagieren gelassen. Anschließend wird die Konzentration der Phosphorsäure bei einer Wellenlänge von 820 nm kolorimetrisch bestimmt. Organischer Phosphor wird dadurch bestimmt, daß man die organischen phosphorenthaltenden Verbindungen in Gegenwart von Salpeter- und Perchlorsäure unter Einwirkung von Hitze zersetzt und den organischen Phosphor in Phosphorsäure umwandelt. Der Phosphorgehalt in den Bakterienzellen wird in der gleichen Weise bestimmt.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1

Ein Nährmedium mit einem Gehalt von 2,0 g/l Glucose, 1,0 g/l Ammoniumchlorid, 2,0 g/l Natriumchlorid, 1,0 g/1 Natriumsulfat, 0,1 g/l Kaliumchlorid, 0,01 g/l Magnesiumchlorid, 0,01 g/l Calciumchlorid, 0,01 g/I Eisen-(III)-chlorid, 0,2 g/l Kaliumdihydrogenphosphat, 0,5 g/l Pepton und 0,1 g/l Hefeextrakt wird auf einen pH-Wert von 7,6 durch Neutralisieren mit Kaliumhydroxid eingestellt und dann mit Arthrobacter globiformis ATCC 8010 geimpft. Das Nährmedium wird 24 Stunden bei 30⁰C kultiviert und dann als Impfkultur verwendet

In einen 500-ml-Kolben mit Schulter werden 50 ml einer wäßrigen Lösung von pH-Wert 7,5 gegeben, die 100 Gewichtsteile anorganische Phosphorsäure je Million Teile Lösung enthält und dann mit 2,0 g/l Glucose, 1,0 g/l Ammoniumchlorid, 0,01 g/l Magnesiumchlorid, 0,01 g/l Eisen-(III)-chIorid, 0,5 g/l Pepton und 0,1 g/l Hefeextrakt versetzt. Die Lösung wird danach durch Erhitzer, pasteurisiert und anschließend mit 10 Volumenprozent der Impfkultur, bezogen auf das Volumen, versetzt Die Bakterien werden 40 Stunden unter Schütteln bei 30⁰C gezüchtet.

Nach dem Entfernen der Bakterienzellen mittels Zentrifugieren bestimmt man die Konzentration der Phosphorsäure in der überstehenden Lösung, Sie

ϊ beträgt 0,2 Gewichtsteile je Million. Das Gewicht der erhaltene» Bakterienzellen beträgt 555 mg/1, bezogen auf das Trockengewicht Dann wird der Phosphorgehalt in den Bakterienzellen bestimmt Er beträgt 0,180 g Phosphorsäure je g Zellentrockengewicht

Beispiel 2

Die nachstehend aufgeführten Mikroorganismen

werden nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren gezüchtet Nach der Züchtung bestimmt man nach der

in Beispiel 1 beschriebenen Methode die Konzentration an Phosphorsäure

(A) in der überstehenden Lösung,

(B) in dem Zellentrockengewicht und
ίο (C) in den Zellen.

Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt

Stamm

Ergebnisse	(B)	(C)
(A)	gm/I	g/g Zellen
Gewichtsteile		trockengewicht
je Million	550	0,19
0,22	530	0,20
0,30	580	0,18
0,42	504	0,04
80,0	691	0,05
60,0	440	0.06
75.0

Arthrouacter globiförmis ATCC 8010
Micrccoccus lutüus AlCC 398
Nocardia erythropoHs ATCC 4277

Vergleichsbeispiele
Achromobacter lac ti cum CCM 69
Aerobacter aerogenes ATCC 7256
Flavobacterium heparinum ATCC 13 125

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Reinigen von phosphorhaltige Verbindungen enthaltenden Abwässern mit Hilfe von Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, daß man Arthrobacter globiformis ATCC 8010, Micrococcus Iuteus ATCC 398 oder Nocardia erythropolis ATCC 4277 in Abwässern züchtet und dann die Mikroorganismen aus den Abwässern isoliert, wenn sie in sich anorganische und organische phosphorhaltige Verbindungen gespeichert haben.