FI85984C - Microbiological purification of water and therefore used microorganism - Google Patents

Microbiological purification of water and therefore used microorganism Download PDF

Info

Publication number
FI85984C
FI85984C FI883685A FI883685A FI85984C FI 85984 C FI85984 C FI 85984C FI 883685 A FI883685 A FI 883685A FI 883685 A FI883685 A FI 883685A FI 85984 C FI85984 C FI 85984C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
water
biofilter
chlorophenols
microorganisms
rhodococcus
Prior art date
Application number
FI883685A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI85984B (en
FI883685A (en
FI883685A0 (en
Inventor
Risto Juhani Valo
Max Mikael Haeggblom
Original Assignee
Alko Ab Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alko Ab Oy filed Critical Alko Ab Oy
Publication of FI883685A0 publication Critical patent/FI883685A0/en
Priority to FI883685A priority Critical patent/FI85984C/en
Priority to EP89909000A priority patent/EP0396648B1/en
Priority to DE1989614645 priority patent/DE68914645T2/en
Priority to AT89909000T priority patent/ATE104255T1/en
Priority to CA 607786 priority patent/CA1328633C/en
Priority to PCT/FI1989/000144 priority patent/WO1990001465A1/en
Priority to AU48898/90A priority patent/AU635519B2/en
Priority to JP2026205A priority patent/JPH03238089A/en
Publication of FI883685A publication Critical patent/FI883685A/en
Priority to NO901538A priority patent/NO901538D0/en
Priority to DK086490A priority patent/DK86490A/en
Publication of FI85984B publication Critical patent/FI85984B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI85984C publication Critical patent/FI85984C/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Description

1 859841 85984

Veden mikrobiologinen puhdistaminen ja siihen käytettävä mikro-organismiMicrobiological purification of water and the micro-organism used for it

Mikrobiologisk rening av vatten samt därför använd mikro-organismMicrobiological preparation of water from the same microorganism

Keksinnön kohteena on menetelmä saastuneen veden, erityisesti raaka- tai pintaveden ja vielä erityisemmin myös pohjaveden puhdistamiseksi mikrobiologisesti hajotettavissa olevasta saasteesta. Keksinnön kohteena on myös menetelmässä käytettävä uusi mikro-organismi sellaisenaan sekä kiinteään kantoainee-seen immobilisoituna.The invention relates to a method for purifying contaminated water, in particular raw or surface water and more particularly also groundwater, from microbiologically degradable contaminants. The invention also relates to a novel microorganism for use in the method as such and immobilized on a solid support.

Teollistuneissa maissa kemiallisesti saastunut vesi alkaa olla yhä vakavampi ympäristöongelma. Teollisen toiminnan, jätteiden ja vahinkojen seurauksena luontoon joutunut saaste voi olla erittäin myrkyllistä jo hyvin alhaisissa konsentraatioissa ja useissa tapauksissa luonto ei pysty hajottamaan näitä ongelma-saasteita tai hajottaa niitä vain hyvin hitaasti. Tällaisia ongelmasaasteita ovat esimerkiksi klooratut fenoliset aineet, polysykliset aromaattiset hiilivedyt, öljy, erilaiset liuottimet, biosidit, jne. Raakaveden laatua heikentävät myös muunlaiset vaikeasti poistettavat epäpuhtaudet, joita voidaan tässä yhteydessä pitää saasteina. Saasteita on mm. pyritty poistamaan hajottamalla niitä biologisin keinoin käyttäen hyväksi k.o. saasteen hajottamiseen erikoistuneita mikro-organismeja.In industrialized countries, chemically contaminated water is becoming an increasingly serious environmental problem. Pollution released into the environment as a result of industrial activity, waste and damage can be very toxic even at very low concentrations, and in many cases nature is unable to decompose these problematic pollutants or decomposes them only very slowly. Such problematic pollutants include, for example, chlorinated phenolic substances, polycyclic aromatic hydrocarbons, oil, various solvents, biocides, etc. The quality of raw water is also impaired by other types of impurities that are difficult to remove and can be considered as pollutants in this context. Pollution is e.g. sought to eliminate them by biological decomposition, taking advantage of the k.o. microorganisms specializing in decomposition.

Varsinkin klooratut fenoliset aineet ja niiden johdannaiset, joista seuraavassa selityksessä ja patenttivaatimuksissa käytetään lyhyyden vuoksi termiä "kloorifenolit", muodostavat luonnossa vähäisesti hajoavan ja erittäin myrkyllisen ongelma-saasteen. Useat kalalajit kuolevat jo kun pentakloorifenolin (PCP) pitoisuus vedessä on 0,6 mg/1 tai vähemmän. Suurin osa kaupallisesti tuotetuista kloorifenoleista käytetään puun 2 85984 kyllästämiseen ja kloorifenolien saastuttamia maaperiä ja vesistöjä on todettu laajalti varsinkin puunkyllästyslaitosten ympärillä. Kloorifenoleja käytetään myös useissa biosideissä sekä esimerkiksi valokuvauskemikaaleissa. Kloorifenolisaastu-mista on todettu sekä pintavesistöissä että pohjavesissä ympäristölle myrkyllisessä pitoisuudessa.In particular, chlorinated phenolic substances and their derivatives, for which the term "chlorophenols" is used for brevity in the following description and claims, constitute a low-degradable and highly toxic problem pollutant in nature. Many fish species die as long as the concentration of pentachlorophenol (PCP) in the water is 0.6 mg / l or less. Most of the commercially produced chlorophenols are used to impregnate 2,859,884 wood, and soils and water bodies contaminated with chlorophenols have been widely found, especially around wood impregnation plants. Chlorophenols are also used in many biocides and, for example, in photographic chemicals. Chlorophenol contamination has been observed in both surface waters and groundwater at concentrations that are toxic to the environment.

Jäteveden biologisessa puhdistuksessa kloorifenolit muodostavat ongelman paitsi saastuttavan vaikutuksensa johdosta myös tappamalla puhdistuksessa toimivat muut mikro-organismit. Jäteveden puhdistuksessa kloorifenolien biologista hajoamista ovat raportoineet Etzel et ai., Dev. Ind. Microbiol. (1974) 16:287...295, jolloin pentakloorifenolia (PCP) 20 mg/1 sisältävää jätevettä johdettiin hitaasti jatkuvana virtana reaktorin kuituseinämällä kasvavan mikro-organismin biomassan lävitse. Suurin osa pentakloorifenolista oli hajonnut 6 tunnin viipymäajan jälkeen. Kloorattuja fenoleja hajottavan jäteveden puhdistus järjestelmän ovat selittäneet myös Portier et ai., Toxicity Assessment: An International Quaterly (1986) Voi 1, p. 501...513. Järjestelmässä PCP:tä metaboloivat mikro-organismit immobilisoitiin kiinteään kantoaineeseen, joka oli joko kitiiniä, lasivillaa tai selluloosaa. Kantoaine ei sanottavasti adsorboinut kloorifenoleja. 100 mg/1 PCP:tä sisältävää jätevettä johdettiin jatkuvana virtana reaktorin läpi ja PCP hajosi tyydyttävästi tasolle n. 1 mg/1 6...7 tunnissa.In the biological treatment of wastewater, chlorophenols pose a problem not only due to their polluting effect but also by killing other microorganisms involved in the treatment. The biodegradation of chlorophenols in wastewater treatment has been reported by Etzel et al., Dev. Ind. Microbiol. (1974) 16: 287-295, in which wastewater containing 20 mg / l of pentachlorophenol (PCP) was slowly passed in a continuous stream through the biomass of a microorganism growing on the fiber wall of the reactor. Most of the pentachlorophenol had decomposed after a residence time of 6 hours. A wastewater treatment system that degrades chlorinated phenols has also been described by Portier et al., Toxicity Assessment: An International Quaterly (1986) Vol. 1, pp. 501-513. In the system, PCP metabolizing microorganisms were immobilized on a solid support that was either chitin, glass wool, or cellulose. The carrier did not substantially adsorb chlorophenols. The effluent containing 100 mg / l PCP was passed as a continuous stream through the reactor and the PCP decomposed satisfactorily to a level of about 1 mg / l in 6 to 7 hours.

Saastuneen maaperän puhdistamista kloorifenoleista (n.Purification of contaminated soil from chlorophenols (approx.

400...500 mg/kg) kompostoimalla käyttäen kloorifenoleja hajottamaan indusoitua mikro-organismia Rhodococcus chlorophenoli-cus PCP-1 DSM 43826 ovat raportoineet Valo et ai., Appi. Microbiol. Biotechnol. (1986) 25:68...75.400-500 mg / kg) by composting using chlorophenols to decompose the induced microorganism Rhodococcus chlorophenoli-cus PCP-1 DSM 43826 have been reported by Valo et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. (1986) 25:68 ... 75.

Saastuneiden pinta- ja pohjavesien yhteydessä ilmenee kuitenkin toisena ongelmana käsiteltävän materiaalin valtava määrä ja suhteellisen alhainen toksisen aineen pitoisuus verrattuna saastuneeseen jäteveteen tai maaperään, jossa käsiteltävän 3 85984 aineen määrä on rajallinen ja saasteen määrä yleensä suhteellisen runsasta.However, the second problem with contaminated surface and groundwater is the huge amount of material treated and the relatively low concentration of toxic substance compared to contaminated wastewater or soil, where the amount of 3 85984 substances treated is limited and the amount of contamination is generally relatively high.

Kloorifenoleilla saastunutta pinta- ja pohjavettä on US patenttijulkaisun 4.713.340 mukaan pyritty puhdistamaan käyttämällä kloorifenolien hajottamiseen kykenevää, sukuun Flavo-bacterium kuuluvaa bakteeria ATCC 39723. PCP:tä hajottamaan indusoidut bakteerit lisättiin saastunutta vettä sisältäviin altaisiin ja bakteeria kasvatettiin tässä vedessä kunnes kloorifenolien pitoisuus oli laskenut hyväksyttävälle tasolle. Vaikka julkaisun mukaan bakteeri kykeneekin poistamaan jopa 100 mg/1 PCP:tä järvivedestä 40...75 tunnissa, voidaan helposti ymmärtää, että kokonaisten järvien ja saastuneen pohjaveden puhdistus kasvatusaltaissa ei ole teollisesti käyttökelpoista. Brown et ai. Appi. Environ. Microbiol. (1986) Voi. 52 p. 92...97, ovat ehdottaneet mainitun bakteerin, Flavo-bacterium sp., käyttämistä yhdessä luonnollisten bakteerikantojen kanssa kiinnitettynä luonnonkiveen jokivesien puhdistamiseen kun PCP-pitoisuus on jopa 600 mg/1. Myöskin tässä tapauksessa pinta- ja pohjavesien puhdistaminen muodostaa ongelman käsiteltävän vesimäärän johdosta.According to U.S. Pat. No. 4,713,340, chlorophenol-contaminated surface and groundwater have been treated using chlorophenol-degrading bacterium ATCC 39723, which is capable of degrading chlorophenols. to an acceptable level. Although, according to the publication, the bacterium is capable of removing up to 100 mg / l of PCP from lake water in 40 to 75 hours, it can be easily understood that the purification of entire lakes and contaminated groundwater in breeding ponds is not industrially viable. Brown et al. Appl. Environ. Microbiol. (1986) Vol. 52 pp. 92-97, have proposed the use of said bacterium, Flavo-bacterium sp., In combination with natural bacterial strains attached to natural stone for the purification of river waters when the PCP content is up to 600 mg / l. Also in this case, the treatment of surface and groundwater is a problem due to the amount of water to be treated.

Lisäksi useissa tapauksissa pinta- ja varsinkin pohjaveden lämpötila on niin alhainen, ettei se vastaa mikro-organismien edullista toimintalämpötilaa (yleensä n. 20...35 °C) . Suurten vesimäärien lämmittäminen mikro-organismien toimintalämpöti-laan on energiaa kuluttavaa toimintaa, minkä lisäksi lämmitetty vesi voi aiheuttaa luonnossa lisäongelmia.In addition, in many cases the temperature of the surface and especially the groundwater is so low that it does not correspond to the preferred operating temperature of the microorganisms (usually about 20 ... 35 ° C). Heating large amounts of water to the operating temperature of microorganisms is an energy consuming activity, in addition to which heated water can cause additional problems in nature.

Keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä, jolla suuria vesimääriä voidaan tehokkaasti puhdistaa biologisesti hajotettavissa olevista saasteista.It is an object of the invention to provide a method by which large amounts of water can be efficiently purified from biodegradable contaminants.

Keksinnön tarkoituksena on myös esittää menetelmässä käyttökelpoinen, immobilisoidun mikro-organismin käsittävä biosuo-din.It is also an object of the invention to provide a biofilter comprising an immobilized microorganism useful in the method.

4 859844,85984

Keksinnön tarkoituksena on lisäksi esittää menetelmässä erityisen edullisena käytettävä, luonnosta eristetty, puhdistettu uusi mikro-organismi.It is a further object of the invention to provide a particularly advantageous, isolated, purified microorganism for use in the method.

Keksinnön tarkemmat kohteet ilmenevät seuraavasta selityksestä ja oheisista patenttivaatimuksista.More specific objects of the invention will become apparent from the following description and appended claims.

Näin ollen keksinnön kohteena on menetelmä saastuneen veden mikrobiologiseksi puhdistamiseksi saastetta hajottavan mikro-organismin avulla, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että puhdistettava vesi johdetaan saastetta keräävän biosuotimen läpi siten, että vesi olennaisesti puhdistuu saasteesta ja saaste rikastuu suotimeen, ja että biosuotimeen immobilisoidut mikro-organismit saatetaan hajottamaan kerääntynyt saaste.Accordingly, the invention relates to a method for the microbiological purification of contaminated water by means of a decomposing microorganism, characterized in that the water to be purified is passed through a collecting biofilter so that the water is substantially purified and enriched in the filter, and the microorganisms are immobilized on the biofilter. to decompose the accumulated pollution.

Keksintöä sovelletaan erityisen edullisesti kloorifenolien poistamiseen saastuneesta vedestä, jolloin keksinnön kohteena on myös sen edullisessa suoritusmuodossa biosuotimena käytettävä, kiinteä kantoaine, joka käsittää kloorifenoleja hajottavia mikro-organismeja. Kantoaineena on edullisesti suuren pinta-alan omaava, huokoinen orgaaninen aine, joka kerää kloorifenoleja vedestä reversiibelisti ja johon on immobili-soitu kloorifenoleja hajottavia mikro-organismeja.The invention is particularly preferably applied to the removal of chlorophenols from contaminated water, in which case the invention also relates to a solid support for use as a biofilter, which comprises microorganisms which degrade chlorophenols. The carrier is preferably a large surface area porous organic material which reversibly collects chlorophenols from water and in which chlorophenol degrading microorganisms are immobilized.

Biosuotimeen immobilisoituneina kloorifenoleja hajottavina mikro-organismeina käytetään keksinnön edullisessa suoritusmuodossa sukuun Rhodococcus kuuluvia, kloorifenoleja hajottavia bakteereja, jotka kykenevät poistamaan biosuotimesta veteen vapautuvat kloorifenolit erittäin tehokkaasti. Uutena mikro-organismina esitetään keksinnön puitteissa Rhodococcus sp. CP-2, joka on ensimmäistä kertaa eristetty luonnosta ja esitetään nyt puhdistetussa muodossaan.In a preferred embodiment of the invention, chlorophenol-degrading bacteria belonging to the genus Rhodococcus are used as immobilized chlorophenols which are capable of removing chlorophenols released into the water from the biofilter. As a novel microorganism, Rhodococcus sp. CP-2, which has been isolated from nature for the first time and is now presented in its purified form.

Keksintöä havainnollistetaan seuraavan selityksen ja oheisten • . kuvioiden avulla, joissa 5 85984The invention is illustrated by the following description and the accompanying •. with the aid of figures in which 5 85984

Kuvio 1 esittää erästä sovellutusta reaktorista, jossa voidaan soveltaa keksinnön mukaista menetelmää.Figure 1 shows an applied reactor in which the process according to the invention can be applied.

Kuvio 2 esittää toista reaktorivaihtoehtoa keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi.Figure 2 shows another reactor alternative for applying the process according to the invention.

Kuviossa 3 on esitetty käyrä pentakloorifenolin hajoamisesta ja vastaavasti hiilidioksidin muodostumisesta keksinnön mukaisen mikro-organismin kloorifenoleja hajottavan toiminnan johdosta.Figure 3 shows a graph of the degradation of pentachlorophenol and the formation of carbon dioxide, respectively, due to the chlorophenol degrading activity of the microorganism according to the invention.

Kuvioissa 4 on esitetty käyrät reaktoreihin syötetyn kloorifenolin kokonaismäärästä ja muodostuneesta kloridista keksinnön mukaisen menetelmän sovellutuksessa.Figures 4 show curves of the total amount of chlorophenol fed to the reactors and the chloride formed in the application of the process according to the invention.

Kuviossa 5 on osoitus kloorifenolien biologisesta hajoamisesta keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa.Figure 5 shows the biodegradation of chlorophenols when applying the process according to the invention.

Kuviossa 6 on esitetty reaktorista ulostulleen kloorifenolin määrä kloorifenolilla saastuneen veden puhdistuskokeessa.Figure 6 shows the amount of chlorophenol leaving the reactor in the chlorophenol contaminated water purification experiment.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä saaste puhdistetaan vedestä rikastamalla se biosuotimeen ja näin aikayksikössä voidaan puhdistaa hyvin suuria vesimääriä, kuten myös pinta- tai pohjavettä, jopa suhteellisen alhaisista, mutta kuitenkin haitallisista saastemääristä. Biosuotimen läpi virtaavan veden viipymäaika voi olla erittäin alhainen, sillä suodatuksessa ei tarvitse huolehtia suhteellisen hitaan biohajotuksen vaatimasta ajasta. Näin laitteiston puhdistusteho aikayksikössä on moninkertainen verrattuna siihen vesimäärään, joka voitaisiin samassa tilassa ja samassa ajassa puhdistaa saasteen suoran biologisen hajotuksen avulla. Laitteisto voi olla pieni, vaikka käsiteltävän veden määrä onkin suuri.In the method according to the invention, the contaminant is purified from water by enriching it in a biofilter and thus very large amounts of water, as well as surface or groundwater, can be purified per unit time, even from relatively low but still harmful amounts of contaminants. The residence time of the water flowing through the biofilter can be very low, as the time required for relatively slow biodegradation does not have to be taken into account during filtration. Thus, the cleaning efficiency of the equipment per unit time is many times higher than the amount of water that could be cleaned in the same space and at the same time by direct biodegradation of the pollutant. The equipment may be small, even if the amount of water to be treated is large.

- * Saasteita hajottavien bakteerien toimintakyky ja varsinkin hajotusnopeus on yleensä lämpötilasta riippuvaista. Pinta- ja 6 85984 pohjaveden puhdistuksessa ongelmana onkin usein, että syöttö-veden lämpötilassa, noin 4...20 °C:ssa, bakteeritoiminta ei ole maksimissaan. Mikäli siis syöttöveden lämpötila ja/tai muut olosuhteet ovat bakteerien hajottavaa toimintaa alentavat, biohajoamista ei sanottavasti esiinny suodatusvaiheen aikana.- * The ability of bacteria to decompose pollutants, and especially the rate of decomposition, is usually temperature dependent. The problem in surface and 6 85984 groundwater treatment is often that at the feed-water temperature, about 4 ... 20 ° C, the bacterial activity is not at its maximum. Thus, if the feedwater temperature and / or other conditions reduce the degradative activity of the bacteria, biodegradation is said to be absent during the filtration step.

Keksinnön puitteissa on todettu, että varsinkin suurten vesimäärien puhdistamiseen hitaasti hajotettavasta saasteesta soveltuva menetelmä voidaan aikaansaada kaksivaiheisella menetelmällä. Ensimmäisessä vaiheessa biologisesti hajotettava saaste poistetaan jatkuvasti suuresta läpivirtaavasta vesimäärästä rikastamalla saaste biosuotimeen. Toisessa vaiheessa biosuotimeen immobilisoidut mikro-organismit saatetaan suhteellisen pienessä vesimäärässä hajottamaan biosuotimeen kerääntynyt saaste.Within the scope of the invention, it has been found that a method which is particularly suitable for purifying large amounts of water from slowly decomposing pollution can be obtained by a two-step method. In the first stage, the biodegradable contaminant is continuously removed from a large amount of flowing water by enriching the contaminant in a biofilter. In the second step, the microorganisms immobilized on the biofilter are caused to decompose the contaminant accumulated in the biofilter in a relatively small amount of water.

Menetelmän toisessa, eli biohajotusvaiheessa suodinta ympäröivää pientä vesimäärää voidaan kierrättää, jolloin vesi voidaan helposti lämmittää biohajotuksen edulliselle tasolle, yleensä noin 20...35 °C:seen. On selvää, että mikäli menetelmää sovelletaan lämpimän veden puhdistukseen tai bakteeritoiminta ei vaadi lämpimää ympäristöä, ei erillistä lämmitystä tarvita.In the second, biodegradation step of the process, a small amount of water surrounding the filter can be recycled, allowing the water to be easily heated to a preferred level of biodegradation, generally to about 20-35 ° C. It is clear that if the method is applied to the treatment of warm water or the bacterial activity does not require a warm environment, no separate heating is required.

Mikäli siis syöttöveden lämpötila on suotuisa ja muut olosuhteet sopivat, immobilisoituneet bakteerit voivat toimia saastetta hajottavasta jo suodatusvaiheen aikana ja hajottaa saastetta sitä mukaa kuin sitä kerääntyy biosuotimeen. Suotimen läpi tulee tällöin jatkuvasti ko. saasteesta puhdistettua vettä sekä bakteerien biohajotuksen johdosta syntyneitä saasteen hajoamistuotteita. Biotoiminnan tuloksena muodostuvat aineet voivat olla joko vaarattomia, veteen liukenevia aineita, tai ne voivat kiinnittyä biosuotimeen alkuperäisen saasteen tavalla, jolloin saastetta hajottava mikro-organismi edullisesti hajottaa myös tällaiset biotoiminnassa muodostuvat aineet. Mikäli haitallisia hajoamistuotteita liukenee veteen biohajotuksen johdosta on huolehdittava siitä, ettei hajoamis- 7 85984 ta tapahdu suodatuksen aikana tai hajoamistuotteet on poistettava muulla tavalla.Thus, if the feed water temperature is favorable and other conditions are suitable, the immobilized bacteria can act as a decomposer during the filtration step and decompose the contaminant as it accumulates in the biofilter. In this case, the decontaminated water and decomposition products from bacterial biodegradation. The substances formed as a result of the biofunction may be either harmless, water-soluble substances, or they may adhere to the biofilter in the manner of the original contaminant, in which case such a substance formed in the biofunction is preferably decomposed by the decomposing microorganism. If harmful decomposition products dissolve in water due to biodegradation, care must be taken to ensure that no decomposition occurs during filtration or that decomposition products must be removed by other means.

Puhdistettavan veden syöttäminen biosuotimen läpi keskeytetään viimeistään kun biosuodin on kyllästynyt saasteella, mikä voidaan havainnoida läpivirtaavan veden saastepitoisuuden noususta, toisin sanoen siitä, että biosuodin alkaa vuotaa saastetta. Käytännössä biosuodinta ei kuitenkaan yleensä kannata kyllästää saasteella. Suotimen saastepitoisuus keskeytys-hetkellä saattaa riippua etenkin myrkyllisen saasteen tapauksessa mikrobin sietokyvystä, jolloin veden syöttäminen tulee keskeyttää ennen kuin saastepitoisuus biosuotimessa on ylittänyt sekä immobilisoidun mikro-organismin sietokyvyn että biosuotimen kylläs tymispis teen.The supply of water to be purified through the biofilter is stopped at the latest when the biofilter is saturated with contamination, which can be observed from the increase in the concentration of contaminants in the flowing water, i.e. from the fact that the biofilter starts to leak contamination. In practice, however, it is usually not advisable to saturate the biofilter with contaminants. The contaminant concentration of the filter at the time of interruption may depend on the microbial tolerance, especially in the case of toxic contamination, in which case the water supply must be interrupted before the contamination concentration in the biofilter exceeds both the immobilized microorganism tolerance and the biofilter saturation point.

Sopivan saastemäärän keräännyttyä suotimeen veden syöttäminen keskeytetään ja biosuotimessa voidaan kierrättää suhteellisen pientä vesimäärää. Samalla huolehditaan siitä, että ympäristöolosuhteet biosuotimessa ovat saastetta hajottavalle bakteeri-toiminnalle mahdollisimman suotuisat. Näin ollen lämpötila, pH, mahdolliset ravinteet, jne. asetetaan tälle toiminnalle edulliselle tasolle ja pyritään jatkuvasti pitämään kunkin bakteerin biotoiminnan edellyttämällä alueella.Once an appropriate amount of contaminants has accumulated in the filter, the water supply is interrupted and a relatively small amount of water can be recycled in the biofilter. At the same time, care is taken to ensure that the environmental conditions in the biofilter are as favorable as possible for the bacterial activity that decomposes the pollution. Thus, the temperature, pH, possible nutrients, etc. are set at a level favorable to this activity and constant efforts are made to keep each bacterium in the range required for bioactivity.

Keksinnön mukaiseksi saastetta kerääväksi biosuotimeksi soveltuu mikä tahansa poistettavaa saastetta keräävä aine, joka • ; samalla kykenee toimimaan tehokkaasti hajottavien mikro-orga- niemien kiinni ttymi s alustana. Tällaisilla kemiallisia yhdis-: teitä itseensä keräävillä aineilla on yleensä suuri ominais- pinta-ala ja suuri huokoisuus. Esimerkiksi huokoiset orgaani-set aineet toimivat yleensä hyvin keksinnön mukaisina bio-suotimina. Esimerkiksi kloorifenolien biosuotimina mainitta-koon polyuretaanihartsit sekä puunlastu ja puun kuori, jolloin polyuretaani on todettu keksinnön mukaisessa menetelmässä - . edullisimmaksi. Polyuretaanihartsi voi olla vedessä kelluvassa muodossa tai se voi olla erityistä bakteerien immobilisointiin modifioitua, vettä raskaampaa polyuretaania. Modifioitu poly- 6 85984 uretaanimassa on edullinen biosuodin, koska se sitoo itseensä kloorifenoleja suuren pinta-alansa sekä pintavarauksensa johdosta. Massa on samalla tehokas mikrobien kiinnittymis-alusta.Suitable a pollution-collecting biofilter according to the invention is any pollutant-collecting substance which can be removed; at the same time, it is able to act effectively as a substrate for the adhesion of degrading microorganisms. Such substances which collect chemical compounds generally have a high specific surface area and a high porosity. For example, porous organic substances generally work well as biofilters according to the invention. Examples of biofilters for chlorophenols are polyurethane resins and wood chips and wood bark, the polyurethane being found in the process according to the invention -. the lowest priced. The polyurethane resin may be in a floating form in water or it may be a special water-heavier polyurethane modified to immobilize bacteria. Modified poly-6 85984 urethane pulp is the preferred biofilter because it binds chlorophenols due to its large surface area and surface charge. At the same time, the pulp is an effective substrate for microbial attachment.

Puunkuorirouhe ja puunlastut on todettu (kts. Apajalahti et ai. Microbiol. Ecol. (1984) 10:359...367) absorboivan kloorifenoleja ja ne ovat myös sopivia kloorifenolien biosuotimia, sillä ne sitovat reversiibelisti kloorifenoleja niitä sisältävistä liuoksista ja toimivat myös hyvin mikro-organismien kiinnittymisalustana.Bark grits and wood chips have been found (see Apajalahti et al. Microbiol. Ecol. (1984) 10: 359 ... 367) to absorb chlorophenols and are also suitable biofilters for chlorophenols, as they reversibly bind chlorophenols from solutions containing them and also work well as an attachment medium for organisms.

Menetelmässä käyttökelpoisia mikro-organismeja ovat poistettavaa saastetta hajottavat mikro-organismit, jotka kykenevät immobilisoitumaan biosuotimena toimivaan kantoaineeseen. Kutakin ongelmasaastetta selektiivisesti hajottavia mikro-organismeja tunnetaan alalla ja alan ammattimies kykenee näiden joukosta valitsemaan k.o. tapauksen mukaan sopivimman mikro-organismin.Microorganisms useful in the method are microorganisms that decompose the pollutant to be removed and are capable of immobilizing on a carrier that acts as a biofilter. Microorganisms that selectively degrade each problem contaminant are known in the art and one skilled in the art will be able to select from these. where appropriate, the most appropriate micro-organism.

Esimerkkinä mainittakoon kloorifenoleja hajottavat mikro-organismit, joita ovat esimerkiksi eräät Arthrobacter ja Pseudomonas bakteerit, jotka on esitetty julkaisussa Portier et ai., Toxicity Assessment: An International Quarterly, Voi 1, p.Examples include chlorophenol-degrading microorganisms, such as some Arthrobacter and Pseudomonas bacteria, as described in Portier et al., Toxicity Assessment: An International Quarterly, Vol. 1, p.

501...513, (1986), sekä puhdasviljelminä Flavobacterium sp.501-513, (1986), and as pure cultures of Flavobacterium sp.

(ATCC 39723), joka on selitetty US patenttijulkaisussa 4.713.340, sekä Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826), joka on selitetty julkaisussa Apajalahti et ai. Int. J. Syst. Bacteriol.,(1986) 36:246...251.(ATCC 39723), described in U.S. Patent 4,713,340, and Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826), described in Apajalahti et al. Int. J. Syst. Bacteriol., (1986) 36: 246 ... 251.

Keksinnön puitteissa on lisäksi eristetty ja puhdistettu toistaiseksi tuntematon mikro-organismi, Rhodococcus sp. CP-2, joka on talletettu Budapestin sopimuksen mukaisesti toukokuun 13. päivänä 1988 talletuslaitokseen DSM (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH) ja saanut numeron DSM 4598.In addition, within the scope of the invention, a hitherto unknown microorganism, Rhodococcus sp. CP-2, deposited with the DSM (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH) on 13 May 1988 in accordance with the Budapest Treaty and numbered DSM 4598.

9 859849 85984

Mikro-organismi Rhodococcus sp. CP-2 eristettiin kloorifenolilla saastuneesta maaperästä. Maanäytteestä muodostettiin liete mineraalisuolaliuokseen, josta saatiin PCP:tä hajottava seosviljelmä. Viljelmää rikastettiin lisäämällä PCP:tä (5 mg/1) useaan otteeseen, minkä jälkeen PCP:tä (20 mg/1) sisältävällä agarlevyllä kasvavasta viljelmästä valittiin yksi PCP:tä hajottava pesäke ja sille annettiin nimike CP-2.Microorganisms Rhodococcus sp. CP-2 was isolated from chlorophenol-contaminated soil. A slurry was formed from a soil sample into a mineral salt solution to give a PCP-degrading mixed culture. The culture was enriched by adding PCP (5 mg / l) several times, after which one PCP-degrading colony was selected from the culture growing on an agar plate containing PCP (20 mg / l) and given the designation CP-2.

Rhodococcus sp. CP-2 -kannalla on nocardioformisten actino-mycetes-sukujen tunnusmerkkejä ja se on luettu kuuluvaksi sukuun Rhodococcus. CP-2 kasvoi maljalla oranssinkeltaisena, limaisena pesäkkeenä, ja sillä oli kasvuvaiheessa kokki-sauva-kokki solumorfologia. Näkyviä pesäkkeitä (1...4 mm halkaisijaltaan) ilmeni yhden viikon kasvatuksen jälkeen. Kasvua esiintyi lämpötiloissa 18...37 °C, ei kasvua >45 °C:ssa.Rhodococcus sp. The CP-2 strain has the characteristics of the genus Nocardioform actino-mycetes and is considered to belong to the genus Rhodococcus. CP-2 grew on the plate as an orange-yellow, mucous colony and had a cook-rod-cook cell morphology during the growth phase. Visible colonies (1 ... 4 mm in diameter) appeared after one week of culture. Growth occurred at 18-37 ° C, no growth at> 45 ° C.

Optimi kasvulämpötila oli 28 °C. Kasvua esiintyi 0,003 ja 3,0 % NaCltssa, mutta ei 7 % NaClrssa. Kasvua 1 % glukoosi, fruktoosi, mannitoli, maltoosi (heikkoa), sorbitoli, trehaloosi (heikkoa), inositoli ja mannoosi hiilenlähteenä. Solujen metanolyysi vapautti seuraavia yksinkertaisia rasvahappoja (suhteellinen osuus suluissa): C10:0 (3), C14:0 (6), C16:0 (23), C16:lcis9 (2), C16:ltrans9 (9), C18:0 (1), C18:ltrans9 . . (19) ja IOCH3CI8 (tuberkulosteariinihappo) (12). Soluseinä sisälsi mykolihappoja, joiden pituus oli 32...36 hiiliatomia. Menakinonit sisälsivät 9 isoprenoidiyksikköä yhdellä hydro-genoidulla kaksoissidoksella (tyyppiä MK-9H2).The optimum growth temperature was 28 ° C. Growth occurred in 0.003 and 3.0% NaCl, but not 7% NaCl. Growth of 1% glucose, fructose, mannitol, maltose (weak), sorbitol, trehalose (weak), inositol and mannose as carbon source. Methanolysis of the cells released the following simple fatty acids (relative proportion in parentheses): C10: 0 (3), C14: 0 (6), C16: 0 (23), C16: lcis9 (2), C16: ltrans9 (9), C18: 0 (1), C18: ltrans9. . (19) and IOCH3Cl8 (tuberculostearic acid) (12). The cell wall contained mycolic acids with a length of 32 to 36 carbon atoms. Menaquinones contained 9 isoprenoid units with a single hydrogenated double bond (type MK-9H2).

CP-2 kykenee käyttämään kloorattuja fenoleja ainoana hiili-lähteenään ja se poistaa 10 uM PCPrtä 5 tunnissa pitoisuuteen 1 ug/1. Kanta CP-2 hajottaa myös useita muita, tetra-, tri- ja di-kloorattuja fenoleja, guajakoleja ja syringoleja eikä se menetä kykyään hajottaa kloorifenoleita sitä siirrettäessä kloorifenoleja sisältämättömälle alustalle. Rhodococcus sp.CP-2 is able to use chlorinated phenols as its sole carbon source and removes 10 μM PCP in 5 hours to a concentration of 1 μg / l. Strain CP-2 also degrades several other tetra-, tri-, and dichlorinated phenols, guaiacols, and syringols and does not lose its ability to degrade chlorophenols when transferred to a chlorophenol-free medium. Rhodococcus sp.

; CP-2 sekä aikaisemmin eristetty Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) ovat erityisen sopivia bakteereja veden puhdistukseen keksinnön mukaisella menetelmällä, sillä ne kykenevät puhdistamaan veden miltei täydellisesti biosuotimes- ίο 8 5 9 8 4 ta vapautuvista kloorifenoleista (kts esim. Kuvio 3). On ilmeistä, että menetelmässä voidaan myös käyttää näistä baktee-reistä kehitettyjä, kloorifenoleja hajottavia kantoja sekä muita vastaavanlaisen hajotuskyvyn omaavia mikrobikantoja.; CP-2 as well as the previously isolated Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) are particularly suitable bacteria for water purification by the process of the invention, as they are able to purify water almost completely from chlorophenols released by biofilter (see e.g. Figure 3). . It will be appreciated that chlorophenol degrading strains developed from these bacteria as well as other microbial strains having similar degradation capacity may also be used in the method.

Pentakloorifenolin aerobista hajoamista hiilidioksidiksi ja epäorgaaniseksi kloridiksi Rhodococcus sukuun kuuluvien bakteerien vaikutuksesta esitetään seuraavan reaktiokaavion avulla: s&' - «-Sr — &m—The aerobic degradation of pentachlorophenol to carbon dioxide and inorganic chloride by bacteria belonging to the genus Rhodococcus is shown by the following reaction scheme: s & '- «-Sr - & m—

Cl OH w OH QH OHCl OH w OH QH OH

Todettakoon tässä yhteydessä, että kloorifenolien ensimmäisenä hajoamistuotteena muodostuu kloorihydrokinoneja. Näitä aineita käytetään esimerkiksi valokuvauskemikaaleina ja niitä voidaan siten keksinnön mukaisella menetelmällä poistaa valokuvausalan jätevesistä.In this context, it should be noted that chlorohydroquinones are formed as the first decomposition product of chlorophenols. These substances are used, for example, as photographic chemicals and can thus be removed from the wastewater of the photographic industry by the method according to the invention.

Muiden saasteiden kuin kloorifenolien hajottamiseen käyttökelpoisia bakteereja tunnetaan alalla, ja niitä voidaan sopivissa olosuhteissa käyttää keksinnön mukaisen menetelmän toteutuksissa. On myös mahdollista vastaavalla tavalla eristää luonnosta, esimerkiksi saastuneesta maaperästä tai vedestä muita saasteita hajottavia bakteereja sekä kloorifenoleja hajottavia muita bakteereja, joita voidaan käyttää keksinnön mukaisen menetelmän sovellutuksissa.Bacteria useful for the decomposition of contaminants other than chlorophenols are known in the art and can be used in suitable embodiments of the process of the invention. It is also possible to similarly isolate other contaminating bacteria from nature, for example contaminated soil or water, as well as other chlorophenol-degrading bacteria which can be used in the applications of the method according to the invention.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä saastetta hajottavia mikro-organismeja käytetään immobilisoidussa muodossa kiinteään kantoaineeseen kiinnitettyinä. Hajottavien bakteerien annetaan edullisesti kasvaa ravintoliuoksessa yhdessä kiinteän kanto-aineen muodostavan massan kanssa, jolloin bakteeri kiinnitty kantoaineeseen. Kiinnittyminen voi perustua esimerkiksi adsorptioon tai kovalenttiseen sidokseen. Kun kyseessä on 11 85984 kloorifenoleja hajottavien Rhodococcus kantojen immobilisointi kantoaineeseen, kuten polyuretaanihartsiin tai puunkuoreen, mikro-organismit kiinnittyvät kantoaineeseen liman avulla, joka muodostuu kun ne kasvavat käyttäen sokeria hiilenlähtee-nä.In the method according to the invention, the decomposing microorganisms are used in immobilized form attached to a solid support. The degrading bacteria are preferably allowed to grow in the nutrient solution together with the solid carrier-forming mass, whereby the bacterium is attached to the carrier. Attachment can be based on, for example, adsorption or covalent bonding. In the case of immobilization of 11,859,884 strains of Rhodococcus which decompose chlorophenols on a support such as polyurethane resin or bark, the microorganisms attach to the support by means of mucus formed when they grow using sugar as a carbon source.

Rhodococcus CP-2 sekä Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 bakteerien kloorifenolin hajotuskyky on geneettisesti stabiili, mutta vaatii induktion. Bakteerien saastetta hajottava kyky voidaan indusoida joko ennen immobilisointia tai immobilisoin-nin jälkeen. Indusoinnin yhteydessä bakteereille syötetään ravintoliuoksen yhteydessä hajotettavaa kemikaalia siten, että bakteerit tuottavat ko. saastetta hajottavia entsyymejä.The ability of Rhodococcus CP-2 and Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 to decompose chlorophenol is genetically stable but requires induction. The ability of bacteria to degrade contaminants can be induced either before immobilization or after immobilization. In connection with the induction, the bacteria are fed a chemical to be decomposed in connection with the nutrient solution so that the bacteria produce the pollution-degrading enzymes.

Käytännössä biomassa voidaan immobilisoida kantoaineeseen kierrättämällä fermentorissa kasvatettua puhdasviljelmäkantaa kantoainemassan läpi kunnee riittävä määrä biomassaa on kiinnittynyt kantoaineeseen.In practice, the biomass can be immobilized on a support by circulating the pure culture stock grown in the fermentor through the support mass until a sufficient amount of biomass is attached to the support.

Kloorifenoleja hajottavan Rhodococcus sukuun kuuluvan immobi-lisoidun mikro-organismin käsittävä kantoaine on keksinnön mukaan kehitetty uusi tuote. Edullisia kantoaineita keksinnön mukaisissa sovellutuksissa ovat orgaaniset huokoiset aineet, joista mainittakoon puunkuori, puulastut ja modifioidut poly-uretaanihartsit. Kantoaineeseen immobilisoidut Rhodococcus-sukuun kuuluvat mikro-organismit säilyttävät toimintakykynsä kauan. Tämä on suuri etu niiden kaupallista käyttöä ajatellen.A carrier comprising an immobilized microorganism belonging to the genus Rhodococcus which degrades chlorophenols is a new product developed according to the invention. Preferred carriers for the applications according to the invention are organic porous substances, such as bark, wood chips and modified polyurethane resins. Microorganisms of the genus Rhodococcus immobilized on a carrier retain their ability to function for a long time. This is a great advantage in terms of their commercial use.

Koska kloorifenolien biohajotuksen tuloksena muodostuu suolahappoa, on hajotuevaiheen aikana reaktorin kiertoneste puskuroitava. Sen sijaan reaktoriin ei tarvitse lisätä ravinteita, sillä reaktorissa olevat mikro-organismit kykenevät käyttämään kloorifenolista peräisin olevaa hiiltä ainoana hiililähtee-nään.Since the biodegradation of chlorophenols results in the formation of hydrochloric acid, the reactor circulating fluid must be buffered during the decomposition phase. Instead, there is no need to add nutrients to the reactor, as the microorganisms in the reactor are able to use chlorophenol-derived carbon as their sole carbon source.

i2 85984i2 85984

Reaktorin biomassa voidaan tarvittaessa aktivoida tai elvyttää jokaisen tai useamman biohajotusvaiheen jälkeen kierrättämällä reaktorissa ravintoainepitoista vettä. Reaktoriin syötetään edullisesti ko. mikro-organismin kasvua suosivaa sokerilähdet-tä. Edullisesti bakteereille syötetään hiililähdettä, joka mahdollisimman hyvin suosii haluttua bakteerikantaa, mutta jota mahdollisimman harvat muut bakteerit pystyvät käyttämään. Tällöin halutut mikrobit lisääntyvät ja reaktorista ulostule-vassa vedessä todetaan hieman irronnutta biomassaa. Sen sijaan hajotus- ja suodatusvaiheen aikana biomassaa ei olennaisesti irtoa kantoaineesta.If necessary, the reactor biomass can be activated or regenerated after each or more biodegradation steps by circulating nutrient-containing water in the reactor. The reactor is preferably fed to the reactor. sugar sources that favor the growth of the microorganism. Preferably, the bacteria are fed a carbon source which favors the desired bacterial strain as well as possible, but which as few other bacteria as possible are able to use. In this case, the desired microbes increase and a little detached biomass is observed in the water leaving the reactor. In contrast, during the decomposition and filtration phase, the biomass is not substantially released from the support.

Elvytyksen jälkeen tai elvytyksen yhteydessä saattaa olla välttämätöntä tai ainakin edullista uudelleen indusoida saasteen hajotusmekanismi mikro-organismiin. Tämä tehdään silloin johtamalla reaktoriin pieni määrä saastetta, kuten kloorifenolia, jotta hajottavan entsyymin biosynteesi käynnistyy.After or during resuscitation, it may be necessary or at least advantageous to re-induce the degradation mechanism of the contaminant in the microorganism. This is then done by introducing a small amount of contaminants, such as chlorophenol, into the reactor to initiate the biosynthesis of the degrading enzyme.

Reaktorin puhdistus voidaan suorittaa tarpeen vaatiessa esimerkiksi painepesulla kierrätyspumpun avulla tai mahdollisen tukkeutuman sattuessa reaktorissa sopivasti olevien tarkastusta! täyttöluukkujen kautta.The reactor can be cleaned if necessary, for example by pressure washing with a recirculation pump or, in the event of a possible blockage, by inspecting those suitably in the reactor! through the filling hatches.

Menetelmää sovelletaan edullisesti reaktorijärjestelmässä, jossa on vähintään kaksi reaktoria, jolloin toinen toimii menetelmän mukaisessa suodatusvaiheessa samanaikaisesti kun toinen läpikäy biohajotusprosessin. Menetelmää voidaan edullisesti soveltaa järjestelmässä, jossa on useampiakin reaktoreita kytketty rinnan tai sarjaan siten, että mikä tahansa reaktori voi läpikäydä biohajotusprosessia samalla kun muut reaktorit toimivat biosuotimina.The process is preferably applied in a reactor system with at least two reactors, one operating in the filtration step of the process at the same time as the other undergoing the biodegradation process. The method can be advantageously applied in a system in which several reactors are connected in parallel or in series, so that any reactor can undergo a biodegradation process while the other reactors act as biofilters.

Mikäli reaktoreita on järjestelmässä useampia kuin kaksi, reaktoreiden käsittelyvaiheita kierrätetään jaksottaisesti siten, että kulloinkin kauimmin saastetta kerännyt reaktori saatetaan hajotusvaiheeseen ja edellisessä jaksossa hajotus- i3 85984 vaiheen, sekä mahdollisesti aktivointivaiheen läpikäynyt reaktori saatetaan earjassa viimeiseksi suodatusreaktoriksi.If there are more than two reactors in the system, the treatment steps of the reactors are recycled periodically so that the reactor which has accumulated the longest contamination is subjected to the decomposition step and the reactor that has undergone the decomposition step in the previous section.

Kuviossa 1 on havainnollistettu kloori fenolipitoisen veden puhdistukseen soveltuva reaktori. Tähän bioreaktoriin kuuluu useita päällekkäisiä osastoja 1, jotka on täytetty mikrobien kiinnittymispintana toimivalla massalla. Massan pinnalla olevat mikrobit kykenevät hajottamaan kloorifenoleja. Massa on täytetty reaktoriin täyttöluukkujen 2 kautta. Massa on sijoitettu rei'itetyille välipohjille 4, jotka tukevat täytemassaa ja jakavat reaktoritilan eri osastoihin. Reaktoriin johdetaan ilmaa ilmastusyhteen 5 kautta, mikäli mikrobin hajottava toiminta on aerobinen prosessi ja vaatii ilmastusta. Puhdistettavaa vettä johdetaan johdon 10 kautta syöttö- ja kierrätys-pumpun 7 avulla syöttö- ja kierrätysputken 8 kautta sadetti-meen 6, joka annostelee puhdistettavan veden tasaisesti reaktoriin.Figure 1 illustrates a reactor suitable for the purification of chlorine-phenolic water. This bioreactor comprises several overlapping compartments 1 filled with a mass acting as a microbial attachment surface. The microbes on the surface of the pulp are capable of decomposing chlorophenols. The pulp is filled into the reactor through the filling hatches 2. The pulp is placed on perforated midsoles 4, which support the filling mass and divide the reactor space into different compartments. Air is introduced into the reactor via the aeration connection 5 if the degrading action of the microbe is an aerobic process and requires aeration. The water to be purified is led via a line 10 by means of a feed and recirculation pump 7 through a feed and recirculation pipe 8 to a sprinkler 6, which dispenses the water to be cleaned evenly into the reactor.

Reaktorin yläpäässä on biohajotuksessa muodostuvan kaasun sekä ilmastuskaasun poistoputki 12 ja reaktorin alapäässä on puhdistetun veden poistoputki 11. Kussakin osastossa on näytteen-ottohanat 9 ja lisäksi reaktorissa on numerolla 3 merkitty nesteen pinnankorkeuden ilmaiseva tarkkailuputki. Reaktorin kierrätysputkeen 8 sisältyy lisäksi ei-näytetyt lämpövastuk-set, joilla voidaan lämmittää kiertovettä mikrobien biologisen hajotustoiminnan edellyttämälle halutulle tasolle. Putkessa 8 voi lisäksi olla venttiilillä suljettava syöttöjohto mahdollisesti syötettävää puskuria ja/tai ravintoliuosta varten, jota ravintoliuosta varsinkin reaktorin elvytysvaiheessa syötetään kierrätettävään veteen.The upper end of the reactor has a biodegradation gas and aeration gas outlet pipe 12 and the lower end of the reactor has a purified water outlet pipe 11. Each compartment has sampling taps 9 and in addition the reactor has a number 3 monitoring level indicating the liquid level. The reactor recycle tube 8 further includes non-shown thermal resistors that can heat the circulating water to the desired level required for microbial biodegradation. The pipe 8 may further have a valve-closed supply line for any buffer and / or nutrient solution to be fed, which nutrient solution is fed to recyclable water, especially during the reactor recovery stage.

Tällaisia reaktoreita voi reaktiojärjestelmässä olla useita sarjassa tai rinnan siten, että pumpun (tai pumppujen) avulla syötettävä vesi voidaan johtaa mihin ja mistä reaktorista tahansa toiseen tai pois järjestelmästä sopivasti venttiilejä kääntämällä. Tässä järjestelmässä mikä tai mitkä tahansa reaktoreista voivat olla suljettu pois syöttöveden linjasta, 14 85984 jolloin niissä vastaavasti voidaan kierrättää vettä kierto-putken kautta.There may be several such reactors in series or in parallel in the reaction system so that the water supplied by the pump (or pumps) can be led to and from any reactor to another or out of the system by suitably turning the valves. In this system, any or any of the reactors may be excluded from the feed water line, 14 85984, whereby water can be circulated through the circulation pipe, respectively.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa myös kuvion 2 esittämässä reaktorissa, jossa kantoaine 1 käsittää pinnallaan kiinnitettyinä kloorifenoleja hajottavia mikrobeja. Syöttövesi johdetaan reaktoriin sen alaosassa olevan tulojohdon 4 kautta syöttö- ja kierrätyspumpun 3 avulla. Läpäistyään biosuotimen 1, puhdistunut vesi siirtyy reaktorin yläpäässä olevaan sel-keytystilaan 2 ja vesi johdetaan edelleen poistoputken 5 kautta pois.The process according to the invention can also be applied in the reactor shown in Fig. 2, in which the support 1 comprises microbial-degrading microbes attached to its surface. The feed water is led to the reactor via an inlet line 4 at the bottom thereof by means of a feed and recirculation pump 3. After passing through the biofilter 1, the purified water enters the clarification space 2 at the upper end of the reactor and the water is further discharged through the outlet pipe 5.

Mikrobin aerobista toimintaa varten reaktoria ilmastetaan reaktorin alaosassa olevan rei'itetyn ilmastus johdon 6 kautta ja reaktorikaasut poistuvat putken 7 kautta.For the aerobic operation of the microbe, the reactor is aerated through a perforated aeration line 6 in the lower part of the reactor and the reactor gases exit through a pipe 7.

Seuraavat esimerkit havainnollistavat edelleen keksintöä sitä kuitenkan millään tavalla rajoittamatta.However, the following examples further illustrate the invention without, however, limiting it in any way.

Esimerkki 1Example 1

Saastetta hajottavan mikro-organismin eristäminen 500 ml: n pylväisiin, joissa kiinteänä kantoaineena oli havupuun kuorirouhetta, ympättiin 10...15 g:n suuruisia näytteitä saastunutta maata tai lietettä ja pylvään läpi perkoloitiin 200 ml mineraalisuolaliuosta. Tetraklooriguajakolia (TeCG) lisättiin viikottain konsentraatioon 10...50 uM. Kolmen kuukauden jälkeen todettiin, että perkolointinesteet sisälsivät seosviljelmiä, jotka toistuvasti poistivat lisätyn TeCG:n (10 uM) . Perkolaattoreista saadut viljelmät rikastettiin useilla laimennuksilla ja syöttämällä 10...20 uM TeCG-.tä 2...3 päivän väliajoin. Viljelmänäytteitä siveltiin DSM-65 (glukoosia 4,0 g, hiivauutetta 4,0 g, mallasuutetta 4,0 g, H2O 1000 ml, pH 7,2) agarille, joka sisälsi 10 uM TeCG:tä, ja 130 pesäkettä kustakin seosviljelmästä testattiin TeCG-hajotuksen suhteen mittaamalla TeCG:n häviämistä liuoksesta. TeCG:tä hajottavat viljelmät puhdistettiin.Isolation of the decomposing microorganism 10 500 g samples of contaminated soil or sludge were inoculated into 500 ml columns containing softwood bark as a solid support and 200 ml of mineral salt solution was percolated through the column. Tetrachloroglycol (TeCG) was added weekly to a concentration of 10-50 μM. After three months, it was found that the percolation fluids contained mixed cultures that repeatedly removed added TeCG (10 μM). Cultures obtained from percolators were enriched with several dilutions and fed with 10 to 20 TeCG at intervals of 2 to 3 days. Culture samples were plated on DSM-65 (glucose 4.0 g, yeast extract 4.0 g, malt extract 4.0 g, H 2 O 1000 mL, pH 7.2) agar containing 10 μM TeCG, and 130 colonies from each mixed culture were tested for TeCG degradation by measuring the disappearance of TeCG from solution. TeCG degrading cultures were purified.

« 85984«85984

Vastaavalla menetelmällä käyttäen pentakloorifenolia rikastus-substraattina saatiin mm. Rhodococcus CP-2 (DSM 4598), joka täydellisesti poisti 10 μΜ pentakloorifenolia (PCP) viidessä tunnissa ja 70 % 1λ0:11θ leimatusta PCP: stä erittyi 14C02: na (kts. Kuvio 3). Kuviossa 3 on esitetty C-PCP:tä sisältävän 10 μΜ PCP hajoaminen ajan funktiona, jolloin merkillä · on esitetty PCP-pitoisuus ja merkillä O on esitetty kehittyneen 14C02: n muodostuminen.By a similar method using pentachlorophenol as the enrichment substrate, e.g. Rhodococcus CP-2 (DSM 4598), which completely removed 10 μΜ pentachlorophenol (PCP) in five hours and 70% of 1λ0: 11θ labeled PCP was excreted as 14CO2 (see Figure 3). Figure 3 shows the degradation of 10 μΜ PCP containing C-PCP as a function of time, with the symbol · showing the PCP concentration and the symbol O showing the formation of evolved 14CO 2.

Kanta CP-2 hajotti myös useita muita kloorattuja fenoleja, guajakoleja ja syringoleja 10 μΜ liuoksissa. Näissä kokeissa pentakloorifenoli (PCP), 2,3,4,5-tetrakloorifenoli (2345-TeCP), 2, 3, 4, 6-tetrakloorifenoli (2346-TeCP), 2, 3, 5, 6-tetra- kloorifenoli (2356-TeCP), 2,3,4-trikloorifenoli (234-TCP), 2, 3, 5-trikloori fenoli (235-TCP), 2, 3, 6-trikloorifenoli (236- TCP), 2,4,5-trikloorifenoli (245-TCP), 2, 5-dikloorifenoli (25-DCP), tetraklooriguajakoli (eli tetrakloori-2-metoksi-fenoli) (TeCG), 3, 4, 5-trikloori guaj akoli (345-TCG), 3,4,6- triklooriguaj akoli (346-TCG), 3, 5, 6-tri kloori guaj akoli (356- TCG), 4, 5,6-triklooriguajakoli (456-TCG), 3, 4-di kloori guaj a- koli (34-DCG), 3, 5-diklooriguaj akoli (35-DCG), 3, 6-di kloori- guajakoli (36-DCG), trikloorisyringoli (eli trikloori-2,6-di-metoksifenoli) (TCS) ja 3,5-dikloorisyringoli (35-DCS) hajosivat 48 tunnissa.Strain CP-2 also degraded several other chlorinated phenols, guaiacols, and syringols in 10 μΜ solutions. In these experiments, pentachlorophenol (PCP), 2,3,4,5-tetrachlorophenol (2345-TeCP), 2,3,4,4,6-tetrachlorophenol (2346-TeCP), 2,3,5,5,6-tetrachlorophenol (2356 -TeCP), 2,3,4-trichlorophenol (234-TCP), 2,3,5-trichlorophenol (235-TCP), 2,3,6-trichlorophenol (236-TCP), 2,4,5- trichlorophenol (245-TCP), 2,5-dichlorophenol (25-DCP), tetrachloroguaiacol (i.e. tetrachloro-2-methoxyphenol) (TeCG), 3,4,5-trichloro guaiacol (345-TCG), 3, 4,6-trichloroguaiacol (346-TCG), 3,5,6-trichloro guaiacol (356-TCG), 4,5,6-trichloroguaiacol (456-TCG), 3,4-dichloro gua a coli (34-DCG), 3,5-dichloroglycol (35-DCG), 3,6-dichloroguaiacol (36-DCG), trichlorosyringol (i.e. trichloro-2,6-dimethoxyphenol) (TCS) and 3,5-Dichlorosyringol (35-DCS) decomposed in 48 hours.

Vastaavalla menetelmällä voidaan eristää myös muita saasteita hajottavia bakteereja tai kloorifenoleja hajottavia muita bakteereja, joita voidaan käyttää keksinnön mukaisessa menetelmässä.Other pollutant-degrading bacteria or other chlorophenol-degrading bacteria which can be used in the process according to the invention can also be isolated by a similar method.

V.: Esimerkki 2A: Example 2

Mikro-organismin immobilisointi kantoaineeseenImmobilization of the microorganism on a carrier

Kloorifenoleja hajottavien mikro-organismien puhdasvil j elmiä, • . Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) ja Rhodococcus » » ' * * CP-2 (DSM 4598), immobilisoitiin polyuretaanihartsimassaan, ie 85984 joka oli yhtiön Bayer Ag, Länsi-Saksa, valmistamaa polyure-taanihartsia REA 90/16, joka on modifioitu bakteerien immobi-lisointiin sopivaksi (partikkelikoko alle 10 mm; tiheys 20 °C:ssa 1,14...1,05 kg/1; paino suspensiossa 115 kg kuiva-ainetta/ m3 suspension tilavuutta; sedimentaationopeus: 94+^ 6 m/h) .Pure cultures of chlorophenol-degrading micro-organisms, •. Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) and Rhodococcus »» * * CP-2 (DSM 4598) were immobilized on a polyurethane resin mass, i.e. 85984, a polyurethane resin REA 90/16 manufactured by Bayer Ag, West Germany, which is modified to suit bacterial immobilization (particle size less than 10 mm; density at 20 ° C 1.14 ... 1.05 kg / l; weight in suspension 115 kg dry matter / m3 suspension volume; sedimentation rate: 94 + ^ 6 m / h).

Bakteerien seosviljelmää kasvatettiin fermentorissa 1% glukoosi, 1 % sorbitoli hiilenlähteenä kantoaineen läsnäollessa. Kasvaessaan bakteerit erittivät limaa ja kiinnittyivät havaittavasti kantoainemateriaalin pintaan. Kun biomassan muodostuminen oli riittävää kasvatus lopetettiin.The mixed culture of bacteria was grown in a fermentor in the presence of 1% glucose, 1% sorbitol as a carbon source in the presence of a carrier. As they grew, the bacteria secreted mucus and noticeably adhered to the surface of the carrier material. When biomass formation was sufficient, cultivation was stopped.

Immobilisoidun Rhodococcus viljelmän käsittävä polyuretaani-massa varastoitiin 20 vuorokautta +4 °C:ssa. Varastoinnin jälkeen suoritetussa kokeessa todettiin mikrobien kykenevän edelleen hajottamaan kloorifenoleja.The polyurethane mass comprising the immobilized Rhodococcus culture was stored for 20 days at + 4 ° C. In an experiment performed after storage, it was found that the microbes are still able to degrade chlorophenols.

Kloorifenolia hajottavien Rhodococcus bakteerien on todettu hajottavan kloorifenoleja jopa vuoden säilyttämisen jälkeen +4 °C:ssa.Chlorophenol-degrading Rhodococcus bacteria have been found to degrade chlorophenols even after one year of storage at + 4 ° C.

Esimerkki 3 Bioreaktorin toimintaExample 3 Bioreactor operation

Kokeet suoritettiin 0,5 l:n vetoisessa laboratoriomittakaavan koereaktorissa, jossa oli yläpäässä vedensyöttöaukko sekä kaasunpoistoaukko, pohjassa veden poistoaukko, sekä alaosassa reaktorin ilmastusaukko. Kantoaineena käytettiin modifioitua polyuretaania REA 90/16 (valmistaja Bayer Ag, Länsi-Saksa). Massan määrä reaktorissa oli 400 ml.The experiments were performed in a 0.5 L laboratory scale experimental reactor with a water supply port and a degassing port at the top, a water outlet at the bottom, and an aeration port at the bottom. Modified polyurethane REA 90/16 (manufactured by Bayer Ag, West Germany) was used as the carrier. The amount of pulp in the reactor was 400 ml.

Hajottajamikrobeina käytettiin Rhodococcus chlorophenolicus (DSM 43Θ26) bakteeria sekä Rhodococcus CP-2 (DSM 4598) bakteeria. Mikrobit immobilisoitiin polyuretaanihartsikanto-aineeseen kasvattamalla niitä sopivassa kasvuliuoksessa hartsin kanssa.Rhodococcus chlorophenolicus (DSM 43Θ26) and Rhodococcus CP-2 (DSM 4598) were used as scattering microbes. The microbes were immobilized on a polyurethane resin support by growing them in a suitable growth solution with the resin.

i7 85984i7 85984

Koereaktori täytettiin aktiivisella, molemmilla mikrobilajeilla immobilisoidulla hartsilla. Identtinen vertailureaktori (steriili) oli ilman mikrobeja. Steriilin rinnakkaiskokeen avulla selvitettiin kloorifenolien sitoutuminen massan pinnalle ja eliminoitiin ei-biologisten mekanismien mahdollinen osuus hajoamisessa.The experimental reactor was filled with active resin immobilized on both microbial species. The identical control reactor (sterile) was without microbes. A sterile parallel experiment was used to elucidate the binding of chlorophenols to the surface of the pulp and to eliminate the possible role of non-biological mechanisms in degradation.

Syöttövetenä käytettiin kloorifenolipitoista vettä, jonka kloorifenolipitoisuus oli joko 0.1, 5, 10 tai 20 mg/1. Veden syöttönopeus oli 2 vol/d. Lämpötila oli +25 °C, ilmastusmäärä 5 ml/min. Lievä puskurointi suoritettiin fosfaattipuskurilla pH:n pitämiseksi arvossa noin 7.Chlorophenol-containing water with a chlorophenol content of either 0.1, 5, 10 or 20 mg / l was used as the feed water. The water supply rate was 2 vol / d. The temperature was + 25 ° C, aeration rate 5 ml / min. Mild buffering was performed with phosphate buffer to maintain the pH at about 7.

Kokeen yhteydessä kloorifenolien hajoamista todettiin: 1) epäorgaanisen kloridin määrän kasvuna biosuotimen läpäisseessä vedessä. Kloridi oli peräisin kloorifenolimolekyylin sitoutuneesta kloorista; 2) lisäämällä reaktoriin 14C-leimattua pentakloorifenolia osoitettiin poistokaasun mukana tulevan ulos leimatusta PCP-renkaasta peräisin olevaa ^C-hiilidioksidia; 3) mittaamalla ulostulevan veden ja syötetyn veden kokonais-kloorifenolipitoisuus kaasukromatografisesti; 4) vertaamalla aktiivisten biosuotimien ja steriilin biosuotimen analyysituloksia todettiin vain aktiivisen pylvään hajottavan kloorifenoleita.In connection with the experiment, the decomposition of chlorophenols was observed: 1) as an increase in the amount of inorganic chloride in the water passed through the biofilter. The chloride was derived from the bound chlorine of the chlorophenol molecule; 2) by adding 14 C-labeled pentachlorophenol to the reactor, it was shown that C 1 D carbon dioxide from the labeled PCP ring escaped with the exhaust gas; 3) by measuring the total chlorophenol content of the effluent and the feed water by gas chromatography; 4) comparing the analytical results of the active biofilters and the sterile biofilter, only the active column was found to degrade chlorophenols.

Reaktoreiden läpi johdettiin kloorifenoleja (puunkyllästys-aineen Ky-5 muodossa, valmistaja Kymi Oy, Kuusankoski) seuraa-van taulukon 1 mukaisesti 63 vuorokauden aikana. Kloorifenoli-pitoisuus mitattiin syöttöliuoksesta kaasukromatografisesti.Chlorophenols (in the form of the wood impregnating agent Ky-5, manufactured by Kymi Oy, Kuusankoski) were passed through the reactors according to Table 1 below for 63 days. The chlorophenol content was measured from the feed solution by gas chromatography.

ie 85984 TAULUKKO 1.ie 85984 TABLE 1.

Kloorifenolin (Ky-5) pitoisuus kokeen aikana biosuotimiin syötetyssä liuoksessaConcentration of chlorophenol (Ky-5) in the solution fed to the biofilters during the experiment

Aika (vrk) Kloorifenolipitoisuus (mg/1) 0. . . 1 1 3,4 1 1...20 6, 2 20. . . 29 12, 8 29. . . 40 20, 3 40. . . 50 0 50. . . 53 25, 3 53. . . 58 0 68. . . 62 25, 3 62. . . 0Time (days) Chlorophenol content (mg / l) 0.. . 1 1 3,4 1 1 ... 20 6, 2 20.. . 29 12, 8 29.. . 40 20, 3 40.. . 50 0 50. . 53 25, 3 53.. . 58 0 68.. . 62 25, 3 62.. . 0

Ky-5 torjunta-aineen keskimääräinen kloori fenolikoostumus on esitetty painoprosentteina seuraavassa taulukossa 2.The average chlorine phenol composition of the Ky-5 pesticide is shown as a percentage by weight in Table 2 below.

TAULUKKO 2.TABLE 2.

Kloorifenoli osuus, % 2, 6-DCP <0, 01 2, 4-DCP 1 2, 4, 6-TCP 11 2, 4, 5-TCP 0,06 2, 3, 4-TCP 0,04 2, 3, 4, 6-TeCP 80 PCP 7, 5Chlorophenol content,% 2, 6-DCP <0,01 2, 4-DCP 1 2, 4, 6-TCP 11 2, 4, 5-TCP 0,06 2, 3, 4-TCP 0,04 2, 3 , 4, 6-TeCP 80 PCP 7, 5

Koejakson aikana syötetyssä nesteessä oli hyvin alhainen ravinnepitoisuus (N, P, ym. ), jotta mikrobit eivät jakautuisi ja reaktori vuotaisi mikrobeja.During the experimental period, the liquid fed had a very low nutrient content (N, P, etc.) so that microbes would not divide and the reactor would leak microbes.

Seitsemännen vuorokauden kohdalla reaktoreihin syötettiin l4C-leimattua pentakloorifenolia, jonka renkaan hiiliatomit oli satunnaisesti leimatut, pentakloorifenolin mineralisaation osoittamiseksi ίΛ0: llä leimatun hiilidioksidin avulla.At day seven, 14 C-labeled pentachlorophenol with randomly labeled ring carbon atoms was fed to the reactors to demonstrate mineralization of pentachlorophenol using ίΛ0-labeled carbon dioxide.

« « * * · « · i9 85984«« * * · «· I9 85984

Koko koejakson aikana steriloitu biosuodin pysyi vapaana mikrobikasvusta. Siitä ei tullut ulos radioaktiivista hiilidioksidia tai epäorgaanista kloridia.Throughout the experimental period, the sterilized biofilter remained free of microbial growth. It did not emit radioactive carbon dioxide or inorganic chloride.

Koetulokset on esitetty kuvioissa 4...6.The test results are shown in Figures 4 ... 6.

Kuviossa 4 on esitetty kloorifenolien hajoaminen biosuotimessa epäorgaaniseksi kloridiksi. Ylemmässä käyrässä reaktoreihin syötetyn kloorifenolin (CP) summa kokeen aikana ja alemmassa muodostunut kloridi (Cl-). Kloorifenolin sisältämä kloridi on painosta noin 60 %. Tämän perusteella laskien immobilisoidut solut ovat hajottaneet n. 55 % lisätystä kloorifenolista 63 vuorokauden aikana. Loppu kloorifenolista on sitoutunut polyuretaani kantoaineeseen.Figure 4 shows the decomposition of chlorophenols in the biofilter to inorganic chloride. In the upper curve, the sum of the chlorophenol (CP) fed to the reactors during the experiment and the chloride (Cl-) formed in the lower curve. The chloride contained in chlorophenol is about 60% by weight. Based on this, the immobilized cells have lysed about 55% of the added chlorophenol in 63 days. The remainder of the chlorophenol is bound to the polyurethane support.

Kuviossa 5 on osoitus pentakloorifenolin biologisesta hajoamisesta immobilisoitujen bakteerien avulla. Kokeen 7. vuorokauden kohdalla lisätty radioaktiivinen pentakloorifenoli (renkaan hiilet satunnaisesti leimattu *4C:llä) (55500 cpm) hajosi leimatuksi hiilidioksidiksi. Sen saanto oli lähes 50 %. Osa leimatusta PCPrstä pysyi bakteerien ulottumattomissa poly-uretaanimassaan sitoutuneena ja pieni osa on saattanut muuttua solumassaksi. Hajottavan reaktorin läpi ei todettu tulevan radioaktiivisuutta.Figure 5 shows the biodegradation of pentachlorophenol by immobilized bacteria. At day 7 of the experiment, the added radioactive pentachlorophenol (ring carbons randomly labeled with * 4C) (55,500 cpm) decomposed into labeled carbon dioxide. Its yield was almost 50%. Some of the labeled PCP remained bound to the polyurethane mass within reach of the bacteria and a small portion may have been converted to cell mass. No radioactivity was found to enter through the decomposition reactor.

Kuviossa 6 on esitetty ulostulleen kloorifenolin määrä kummassakin reaktorissa. Kumpikin, steriili ja bakteereita sisältävä suodin sitovat kloorifenoleja tehokkaasti 25 vuorokauden ajan. Sen jälkeen reaktori, jossa ei hajotusta tapahdu, alkaa vuotaa kloorifenoleita nopeasti. Hajottava biosuodin sen sijaan läpäisi vain vähän kloorifenolia, pitoisuustason ulostulevassa vedessä pysyessä yleensä alle 10 ug/1, mikä on sallittu kloorifenolipitoisuuden raja talousvedessä. Steriilin suotimen ulostulevassa vedessä pitoisuus nousi 60 vuorokauden koejakson lopulla 1 mg/1 tasolle asti, mikä johtuu polyuretaanimassan kyllästymisestä kloorifenoleilla.Figure 6 shows the amount of chlorophenol precipitated in each reactor. Both sterile and bacterial filters effectively bind chlorophenols for 25 days. Thereafter, the non-decomposing reactor begins to leak chlorophenols rapidly. The degradable biofilter, on the other hand, permeated only a small amount of chlorophenol, with the concentration level in the effluent water generally remaining below 10 μg / l, which is the permissible limit for the chlorophenol content in domestic water. The concentration in the effluent of the sterile filter increased to 1 mg / l at the end of the 60-day test period due to the saturation of the polyurethane mass with chlorophenols.

20 8598420 85984

Esimerkki 4Example 4

Kylmällä syöttövedellä suoritettu koeExperiment with cold feed water

Kokeessa käytettiin samaa laitteistoa kuin esimerkissä 5 esitetty. Reaktorin läpi syötettiin kylmää (+5 °C) kloorifenoli-pitoista vettä kolmen vuorokauden ajan ja todettiin kloorifenolin sitoutumiskyvyn hieman alentuvan.The same equipment as in Example 5 was used in the experiment. Cold (+ 5 ° C) chlorophenol-containing water was fed through the reactor for three days and a slight decrease in chlorophenol binding capacity was observed.

Tämän jälkeen reaktori tuotiin huoneenlämpötilaan (+25 °C) jolloin sen hajotuskyky välittömästi käynnistyi. Kloridimäärä kierrätetyssä nesteessä kasvoi voimakkaasti osoituksena kloorifenolin hajoamisesta.The reactor was then brought to room temperature (+ 25 ° C) at which point its decomposition capacity immediately started. The amount of chloride in the recycled liquid increased strongly as an indication of the decomposition of chlorophenol.

Jatkuvan kokeen aikana (koe jatkunut 98 vuorokautta) kokeiltiin useita kertoja kylmän veden puhdistusta edellä selitetyssä reaktorissa. Tällöin reaktoriin syötettiin 2 tai 1 vuorokauden ajan Taulukossa 3 esitettyjä määriä kloorifenoleja vedessä, minkä jälkeen vedensyöttö keskeytettiin ja vettä kierrätettiin +25 °C:ssa reaktorissa 5 ja vastaavasti 16 vuorokautta. Kokeen parametrit sekä koetulokset on esitetty Taulukossa 3.During the continuous experiment (experiment continued for 98 days), cold water purification was tested several times in the reactor described above. In this case, the reactor was fed with the amounts of chlorophenols in water shown in Table 3 for 2 or 1 day, after which the water supply was stopped and the water was circulated at +25 ° C in the reactor for 5 and 16 days, respectively. The experiment parameters and test results are shown in Table 3.

Kylmäkäsittelyn aikana koe- ja vertailureaktorin läpäisseen nesteen kloridimäärät olivat yhtäsuuret, mutta heti lämpimään tuotaessa koereaktorin läpäisseen nesteen kloridimäärä oli suurempi kuin vertailureaktorin eli mikrobitoiminta käynnistyy heti lämpötilan noustessa mikrobitoimintaa suosivaksi.During the cold treatment, the amounts of chloride in the liquid that passed through the test and reference reactors were equal, but when the heat was introduced into the test reactor, the amount of chloride in the liquid was higher than in the reference reactor, ie microbial activity starts as soon as the temperature is favorable.

Edellä keksintö on selitetty lähinnä kloorifenolien poistamiseen soveltuvana menetelmänä. Alan ammattimiehelle on kuitenkin selvää, että vastaavaa menetelmää voidaan soveltaa myös muihin biologisesti hajotettaviin saasteisiin, joita hajottavat mikro-organismit voidaan kiinnittää ko. saastetta keräävään biosuotimeen.The invention has been described above mainly as a suitable method for removing chlorophenols. However, it is clear to a person skilled in the art that a similar method can also be applied to other biodegradable contaminants, which can be attached to the degrading microorganisms in question. to a biofilter that collects pollution.

21 85984 321 85984 3

COC/O

4-1 rH O LD I—I4-1 rH O LD I — I

:0J (N CM rH CO: 0J (N CM rH CO

CD --4 ·—ICD --4 · —I

<#> i (0<#> i (0

‘ΓΛ <8 U (Ö W‘ΓΛ <8 U (Ö W

s 5 %s 5%

3 --H jC O CTt CO3 --H jC O CTt CO

4J Ό --4 Π» VO rH in D --4 <0 e aM > O 10 (Ό -H 3 > Ji 41 •r4 l-l4J Ό --4 Π »VO rH in D --4 <0 e aM> O 10 (Ό -H 3> Ji 41 • r4 l-l

OO

4444

Hi (0 (0 in rH 4» m to I 0) ro co o oHi (0 (0 in rH 4 »m to I 0) ro co o o

tn ID l-l CO o rH OHtn ID l-1 CO o rH OH

·· o 3 CO 4T CO rH·· o 3 CO 4T CO rH

y h hy h h

0 3 -rH0 3 -rH

-h nj m m -η 4-1-h nj m m -η 4-1

OH WO 1HOH WO 1H

+ 8 S 81 ID $ lu r 3 5t< £ 5 8 I Ϊ+ 8 S 81 ID $ lu r 3 5t <£ 5 8 I Ϊ

«5 O H * O«5 O H * O

X --4 j* 4JX --4 j * 4J

4J J* rf 4» 00 H4J J * rf 4 »00 H

C ft <3 (0 oo ov cm m to U > φC ft <3 (0 oo ov cm m to U> φ

φ Q dl Uφ Q dl U

ä J 3 8 :<3 <4-1 jo •1“ä J 3 8: <3 <4-1 jo • 1 “

C 1 IC 1 I

s it ~ « ; 8 g -(- :ro i-H 4— to Hi :<3 tn -η σι rH o 4j* W :rtj >1 rH 41· 00 o 00 I I 3 8 * 01 I £ 3 3 £s it ~ «; 8 g - (-: ro i-H 4— to Hi: <3 tn -η σι rH o 4j * W: rtj> 1 rH 41 · 00 o 00 I I 3 8 * 01 I £ 3 3 £

VV

O UO U

--4 O >--4 O>

4-> --H4-> --H

0 4.1 100 4.1 10

Ci ft to 3Ci ft to 3

8 O -HO8 O -HO

e r sv c f5 x § < 01 :m r— 4J :m vo a ifiSJ < < ^ <e r sv c f5 x § <01: m r— 4J: m vo a ifiSJ <<^ <

CO o >,>«>·, CM CM r-H CMCO o>,> «> ·, CM CM r-H CM

o 8 « - £ ^o 8 «- £ ^

SUHSUH

--4 Ji o 2 O Q) a\ m o r*--4 Ji o 2 O Q) a \ m o r *

rH O 0% O H HrH O 0% O H H

X ££ «H »H »HX ££ «H» H »H

22 8598422 85984

Bakteerien CP-2 ja PCP-1 kloorifenolien hajotuskykyDegradability of chlorophenols of bacteria CP-2 and PCP-1

Kumpikin bakteerikanta hajottaa useita polykloorattuja fenoleita. Molemmilla hajotuskyky on indusoituva, eli hajot-tajaentsyymejä muodostuu bakteerisolussa vain silloin, kun jokin kloorattu fenoli on viljelmässä ja proteiinisynteesi on samanaikaisesti mahdollista.Each bacterial strain degrades several polychlorinated phenols. In both, the ability to degrade is inducible, i.e., degrading enzymes are formed in the bacterial cell only when a chlorinated phenol is present in the culture and protein synthesis is possible at the same time.

Hajotettavat kloorifenolit. Seuraavassa taulukossa on kummankin bakteerin kloorifenolien hajotuskyky nesteviljelmässS, jossa kloorifenolin pitoisuus 10 uM. Hajotus ilmaistu prosentteina lähtöpitoisuudesta.Decomposable chlorophenols. The following table shows the degradability of chlorophenols of both bacteria in liquid culture with a chlorophenol concentration of 10 μM. Degradation expressed as a percentage of the initial concentration.

Kloorifenoli PCP-1 CP-2 PCP 100 100 2345- TeCP 20 100 2346- TeCP 100 100 2346-TeCP 100 100 234- TCP 60 100 235- TCP 100 100 236- TCP 100 100 245- TCP 20 100 246- TCP 30 80 345-TCP 10 90 23- DCP 40 80 24- DCP 10 50 25- DCP 40 100 2 6-DCP 30 40 34- DCP 10 80 35- DCP 30 80 23 85984Chlorophenol PCP-1 CP-2 PCP 100 100 2345- TeCP 20 100 2346- TeCP 100 100 2346-TeCP 100 100 234- TCP 60 100 235- TCP 100 100 236- TCP 100 100 245- TCP 20 100 246- TCP 30 80 345-TCP 10 90 23- DCP 40 80 24- DCP 10 50 25- DCP 40 100 2 6-DCP 30 40 34- DCP 10 80 35- DCP 30 80 23 85984

Muita ominaisuuksia: 1) kasvu eri hiilenlähteillä (+=kasvaa, -=ei kasva)Other characteristics: 1) growth with different carbon sources (+ = increases, - = does not increase)

Hiilenlähde PCP-1 CP-2Carbon source PCP-1 CP-2

Glc heikko + fruktoosi + + mannitoli + + maltoosi - heikko sorbitoli + + trehaloosi + heikko inositoli + + mannoosi - +Glc weak + fructose + + mannitol + + maltose - weak sorbitol + + trehalose + weak inositol + + mannose - +

Bakteerien metanolyysillä vapautuu seuraavia rasvahappoja, suluissa niiden suhteellinen osuus:The following fatty acids are released by bacterial methanolysis, in brackets their relative proportions:

Rasvahappo PCP-1 CP-2 C 10:0 - 3 C 14:0 24 6 C 15:0 12 C 16:0 100 23 C 16:1 20 11 C 18:0 12 1 C 18:1 88 19 IOCH3C28 67 12 C 20:0 4 C 22:0 4 C 24:0 5Fatty acid PCP-1 CP-2 C 10: 0 - 3 C 14: 0 24 6 C 15: 0 12 C 16: 0 100 23 C 16: 1 20 11 C 18: 0 12 1 C 18: 1 88 19 IOCH3C28 67 12 C 20: 0 4 C 22: 0 4 C 24: 0 5

Mykolihapot C33-C43 C32-C36Mycolic acids C33-C43 C32-C36

Maljalla PCP-1 ja CP-2 muodostavat limaisia oranssinkeltaisia pesäkkeitä. Kummankin kannan pesäkkeiden värit ovat hiukan erilaisia.In the dish, PCP-1 and CP-2 form slimy orange-yellow colonies. The colonies of both strains are slightly different.

PCP-1 muodostaa näkyviä pesäkkeitä hiivauuteagarilla ja ramnoosi-agarilla 1-2 viikossa 28 C:ssa. CP-2 muodostaa näkyviä pesäkkeitä 1 viikossa.PCP-1 forms visible colonies on yeast extract agar and rhamnose agar for 1-2 weeks at 28 ° C. CP-2 forms visible colonies within 1 week.

Claims (17)

1. Förfarande för mikrobiologisk rening av förorenat vatten med tillhjälp av en mikroorganism eller mikroorganismer som bryter ned klorerade fenoliska ämnen och/eller derivat därav, dvs. klorfenoler, i vilket förfarande vattnet som skall renas leds genom ett biofilter och i biofiltret immobiliserade mikro-organismer bringas att bryta ned de klorerade före-ningarna, kännetecknat av att reningen utförs väsentligen som en tvafasprocess, där man som biofilter an-vänder en fast porös bärare, som förmär anrika klorfenoler ur vattenmediet och fungera som underlag för de klorfenolned-brytande mikroorganismerna, varvid i processens första eller filtreringsfas vattnet som skall renas mätäs genom biofiltret för att anrika klorfenoler däri, och i processens andra eller biodegraderingsfas strömningen av tillfört vatten genom biofiltret avbryts och de i biofiltret immobiliserade klorfenol-nedbrytande mikroorganismerna bringas att bryta ned anrikade klorerade föreningar.A process for microbiological purification of contaminated water by means of a microorganism or microorganisms which degrades chlorinated phenolic substances and / or derivatives thereof, i. chlorophenols, in which process the water to be purified is passed through a biofilter and microorganisms immobilized in the biofilter break down the chlorinated compounds, characterized in that the purification is carried out essentially as a two-phase process, using a solid porous as a biofilter carriers which amplify enriched chlorophenols from the aqueous medium and serve as a basis for the chlorophenol-degrading microorganisms, wherein in the first or filtration phase the water to be purified is measured through the biofilter to enrich chlorophenols therein, and in the second or biodegradation phase the flow of feed water through the process. is disrupted and the chlorophenol-degrading microorganisms immobilized in the biofilter are caused to degrade enriched chlorinated compounds. 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att den relativt lilla vattenmängd som omger biofiltret cirkuleras i biofiltret under biodegraderingsfasen.Process according to claim 1, characterized in that the relatively small amount of water surrounding the biofilter is circulated in the biofilter during the biodegradation phase. 3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kanne-tecknatav att parametrarna för det vatten som omger biofiltret justeras under biodegraderingsfasen för att erhälla eller upprätthälla en för de nedbrytande mikroorganismerna gynnsam omgivning.3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the parameters of the water surrounding the biofilter are adjusted during the biodegradation phase to obtain or maintain a favorable environment for the degrading microorganisms. 4. Förfarande enligt patentkravet 3, kännetecknat av att parametern som justeras är vattnets temperatur. 28 85984Method according to claim 3, characterized in that the parameter being adjusted is the temperature of the water. 28 85984 5. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven 1.. .4, kännetecknatav att vattnet soin skall renas är vatten soin är kallare än de nedbrytande mikroorganismernas aktivitetstemperatur, säsom yt- eller grundvatten, varvid temperaturen i filtreringsfasen halls vid det tillförda vatt-nets temperatur, och att i början av biodegraderingsfasen temperaturen för det vatten som omger biofiltret höjs tili en för mikroorganismernas aktivitet fördelaktig niva, vanligen ca 20. . . 35 ‘C, och bibehälls vid denna temperatur tills de an-rikade klorerade fenoliska ämnena och/eller derivaten därav väsentligen har brutits ned.Process according to any of the preceding claims 1, 4, characterized in that the water soin is to be purified, water soin is colder than the activity temperature of the degrading microorganisms, such as surface or groundwater, the temperature of the filtration phase being kept at the temperature of the supplied water. , and that at the beginning of the biodegradation phase, the temperature of the water surrounding the biofilter is raised to a level favorable to the activity of the microorganisms, usually about 20. . 35 ° C and maintained at this temperature until the enriched chlorinated phenolic substances and / or derivatives thereof have substantially decomposed. 6. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven 1.. .5, kännetecknatav att som nedbrytande mikro-organismer används bakterier tillhörande släktet Rhodococcus.Method according to any of the preceding claims 1, 5, characterized in that bacteria belonging to the genus Rhodococcus are used as degrading microorganisms. 7. Förfarande enligt patentkravet 6, kännetecknat av att som bakterier används Rhodococcus sp. CP-2 (DSM 4598) och/eller Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826).Method according to claim 6, characterized in that as bacteria bacteria Rhodococcus sp. CP-2 (DSM 4598) and / or Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826). 8. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven 1.. 7, kännetecknat av att som biofilter används ett poröst ämne som reversibelt anrikar klorfenoler, i vilket ämne immobiliserats mikroorganismer som bryter ned klorfenoler, vilket ämne fördelaktigt är polyuretanharts, träbark eller träflis.Process according to any of the preceding claims 1, 7, characterized in that as a biofilter a porous substance is used that reversibly enriches chlorophenols, in which substance immobilized microorganisms which degrade chlorophenols, which substance is advantageously polyurethane resin, wood bark or wood chips. 9. Förfarande enligt patentkravet 8, kännetecknat av att som biofilter används ett för immobilisation av mikro-ber modifierat polyuretanharts, i vilket immobiliserats Rhodococcus bakteriekultur(er) som bryter ned klorfenoler.Method according to claim 8, characterized in that a biofilter is used for immobilization of microbes modified polyurethane resin, in which immobilized Rhodococcus bacterial culture (s) which degrades chlorophenols. 10. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven 1.. .9, kännetecknat av att biofiltret efter en genomgängen biodegraderingsfas överförs pänytt tili filtre-ringsfasen genom att leda in vatten som skall renas, och att operationskedjan bestäende av den första och den andra fasen 28 85984 upprepas.Process according to any of the preceding claims 1 ... 9, characterized in that the biofilter is transferred, after a completed biodegradation phase, to the filtration phase by entering water to be purified, and that the chain of operation consisting of the first and second phases 28 85984 is repeated. 11. Förfarande enligt nagot av de föregaende patentkraven 1. . . 10, kännetecknat av att det finns tvä eller flere biofilter i serie eller parallellt sä, att da ett genom-gär biodegradering, filtrerar det andra eller de andra klo-rerade fenoliska ämnen ur det tillförda vattnet.A method according to any of the preceding claims 1.. . 10, characterized in that there are two or more biofilters in series or in parallel, so that when a biodegradation is complete, the second or the other chlorinated phenolic substances filter out of the supplied water. 12. Förfarande enligt patentkravet 11, kännetecknat av att vatten tillförs genom tvä eller flere i serie kopplade biofilter och att det biofilter som var först i strömningsordningen överförs i biodegraderingsfas och det biofilter som värit i biodegraderingsfas bringas sist i strömningsordningen för tillförsel av vatten.Method according to claim 11, characterized in that water is supplied through two or more in series connected biofilters and that the biofilter that was first in the flow order is transferred in the biodegradation phase and the biofilter that has been in the biodegradation phase is last brought into the flow order for supply of water. 13. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven 1...12, kännetecknat av att de i biofiltret immobi-liserade mikroorganismerna regenereras efter vissa intervall efter en utförd biodegraderingsfas genom att cirkulera näringshaltigt vatten genom biofiltret sä, att mikroorganismerna förökar sig.Process according to any of the preceding claims 1 ... 12, characterized in that the microorganisms immobilized in the biofilter are regenerated at certain intervals after an effected biodegradation phase by circulating nutritious water through the biofilter, so that the microorganisms multiply. 14. Renkultur av en mikroorganism som bryter ned klorerade fenoliska ämnen och/eller derivat därav, dvs. klorfenoler, i vattenmedium, vilken renkultur förmär immobiliseras i en fast porös bärare som anrikar klorfenoler, kännetecknad av att mikroorganismen är Rhodococcus sp. CP-2, DSM 4598, som är inducerad att bryta ned klorfenoler.A pure culture of a microorganism which degrades chlorinated phenolic substances and / or derivatives thereof, i. chlorophenols, in aqueous medium, which pure culture promotes are immobilized in a solid porous carrier which enriches chlorophenols, characterized in that the microorganism is Rhodococcus sp. CP-2, DSM 4598, which is induced to degrade chlorophenols. 15. En fast porös bärare som är användbar vid förfarandet enligt patentkravet 1 och som förmär anrika klorerade fenoliska ämnen och/eller derivat därav, dvs. klorfenoler, ur ett vattenmedium och fungera säsom underlag för mikroorganismer som bryter ned klorfenoler, kännetecknad av att bäraren är ett polyuretanharts med stor yta som anrikar klorfenoler reversibelt och i vilket immobiliserats en bland-eller renkultur eller -kulturer av mikroorganismer som bryter ned klorfenoler. 30 85984A solid porous support useful in the process of claim 1 and which enhances enriched chlorinated phenolic substances and / or derivatives thereof, i.e. chlorophenols, from an aqueous medium and act as a support for microorganisms which degrade chlorophenols, characterized in that the carrier is a large surface polyurethane resin which enriches chlorophenols reversibly and in which immobilized a mixture or pure culture or cultures of microorganisms which degrade chlorophenols. 30 85984 16. Bärare enligt patentkravet 15, kännetecknadav att bäraren utgörs av ett för immobilisation an mikroorganis-mer modifierat polyuretanharts och att mikroorganismen utgörs av en kultur eller kulturer av mikroorganismer av släktet Rhodococcus.Carrier according to claim 15, characterized in that the carrier is a micro-organism modified polyurethane resin modified for immobilization and that the micro-organism is a culture or cultures of microorganisms of the genus Rhodococcus. 17. Bärare enligt patentkravet 16, kännetecknadav att som mikroorganismer används Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) och/eller Rhodococcus sp. CP-2 (DSM 4598)Carrier according to claim 16, characterized in that, as microorganisms, Rhodococcus chlorophenolicus PCP-1 (DSM 43826) and / or Rhodococcus sp. CP-2 (DSM 4598)
FI883685A 1988-08-08 1988-08-08 Microbiological purification of water and therefore used microorganism FI85984C (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI883685A FI85984C (en) 1988-08-08 1988-08-08 Microbiological purification of water and therefore used microorganism
DE1989614645 DE68914645T2 (en) 1988-08-08 1989-08-08 METHOD FOR THE MICROBIOLOGICAL PURIFICATION OF WATER.
EP89909000A EP0396648B1 (en) 1988-08-08 1989-08-08 A process for the microbiological purification of water
AT89909000T ATE104255T1 (en) 1988-08-08 1989-08-08 PROCESS FOR MICROBIOLOGICAL PURIFICATION OF WATER.
CA 607786 CA1328633C (en) 1988-08-08 1989-08-08 Microbiological purification of water and a microorganism for use in said process
PCT/FI1989/000144 WO1990001465A1 (en) 1988-08-08 1989-08-08 A process for the microbiological purification of water and a microorganism for use in said process
AU48898/90A AU635519B2 (en) 1988-08-08 1990-01-30 The microbiological purification of water and a microorganism for use in said process
JP2026205A JPH03238089A (en) 1988-08-08 1990-02-07 Microbiological purification of contaminated water
NO901538A NO901538D0 (en) 1988-08-08 1990-04-04 PROCEDURE FOR MICROBIOLOGICAL CLEANING OF WATER AND A MICRO-ORGANISM FOR USE IN THE PROCEDURE.
DK086490A DK86490A (en) 1988-08-08 1990-04-06 PROCEDURE FOR MICROBIOLOGICAL CLEANING OF WATER AND MICRO-ORGANISM FOR USE IN THE PROCEDURE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI883685 1988-08-08
FI883685A FI85984C (en) 1988-08-08 1988-08-08 Microbiological purification of water and therefore used microorganism

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI883685A0 FI883685A0 (en) 1988-08-08
FI883685A FI883685A (en) 1990-02-09
FI85984B FI85984B (en) 1992-03-13
FI85984C true FI85984C (en) 1992-06-25

Family

ID=8526899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI883685A FI85984C (en) 1988-08-08 1988-08-08 Microbiological purification of water and therefore used microorganism

Country Status (2)

Country Link
DK (1) DK86490A (en)
FI (1) FI85984C (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI85985C (en) * 1989-02-28 1992-06-25 Alko Ab Oy FOERFARANDE OCH MEDEL FOER MIKROBIOLOGISK RENING AV FOERORENAD JORD.

Also Published As

Publication number Publication date
FI85984B (en) 1992-03-13
DK86490D0 (en) 1990-04-06
FI883685A (en) 1990-02-09
DK86490A (en) 1990-04-06
FI883685A0 (en) 1988-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4859594A (en) Microorganisms for biodegrading toxic chemicals
Manohar et al. Enhanced degradation of naphthalene by immobilization of Pseudomonas sp. strain NGK1 in polyurethane foam
TWI594957B (en) Method of removing recalcitrant organic pollutants
EP0694611B1 (en) Corynebacterium sp. J1, method for biodegradation of aromatic compounds and/or chlorinated organic compounds, and method for environmental remediation using it
EP0396648B1 (en) A process for the microbiological purification of water
Carvalho et al. A GAC biofilm reactor for the continuous degradation of 4-chlorophenol: treatment efficiency and microbial analysis
JPH06134433A (en) Method for biodegradation of contaminant
EP0822252B1 (en) Microbial strains, method for biodegrading organic compounds and method for environmental remediation
US4169049A (en) Waste water purifying procedure
FI85985B (en) FOERFARANDE OCH MEDEL FOER MIKROBIOLOGISK RENING AV FOERORENAD JORD.
EP0962492B1 (en) Use of chitin and/or derivatives thereof as biocatalysts in the remediation of contaminated soils and fluids
CN1244502A (en) Water purifying agent and water purifying method
JP2002018480A (en) Method for cleaning water contaminated by refractory material
FI85984C (en) Microbiological purification of water and therefore used microorganism
US6203703B1 (en) Method and system for bioremediation of hydrocarbon contaminated water
EP1226882A1 (en) Method for decomposing refractory hazardous substance and decomposing agent
Lo et al. Biodegradation of pentachlorophenol by Flavobacterium species in batch and immobilized continuous reactors
Lewandowski Batch biodegradation of industrial organic compounds using mixed liquor from different POTWs
KR100320714B1 (en) Method for environmental purification using microorganism
RU2191753C2 (en) Biological preparation for removing crude oil and petroleum products from water and ground
Sonwani et al. Performance evaluation and kinetic study of fluorene biodegradation in continuous bioreactor using polyurethane foam as packing media
Silvey Removing taste and odor compounds from water
KR102652220B1 (en) Novel Shinella granuli CK-4 strain with high capability of 1,4-dioxane decomposition and method for treating 1,4-dioxane-containing wastewater using the same
JPH10296220A (en) Method for decomposition with microbe and method for restoring environment
NO901538L (en) PROCEDURE FOR MICROBIOLOGICAL CLEANING OF WATER AND A MICRO-ORGANISM FOR USE IN THE PROCEDURE.

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: OY ALKO AB