HUT52742A - Process for nitrification and elimination of nitrogene by means of nitrificating bacteriums - Google Patents
Process for nitrification and elimination of nitrogene by means of nitrificating bacteriums Download PDFInfo
- Publication number
- HUT52742A HUT52742A HU884769A HU476988A HUT52742A HU T52742 A HUT52742 A HU T52742A HU 884769 A HU884769 A HU 884769A HU 476988 A HU476988 A HU 476988A HU T52742 A HUT52742 A HU T52742A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- nitrite
- nitrification
- bacteria
- culture
- nitrate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
- C12N1/205—Bacterial isolates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/74—Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
A találmány tárgya javított eljárás nitrifikác.ió és nitrogén-eltávolítás zégrehajtására, pl. deritőberendezésekben, vizes szuszpenziókban, a Nitrobacter genushoz tartozó mikroorganizmusok, előnyösen a Nitrobacter nov.spec.T3 uj mikroorganizmus alkalmazásával.
S .BG &K.
Budapesti Nemsartk&ri Ügyvédi toi flhabaoletat ítoda 10* DtWnhAs u. 10.
ltodon: 133-3738, >31-4300 /?
CO'^ 3'/3o (7OZ.-T· $//o c sjlm / yz# (7 fZzz Sr/te nitrifikálásra és 'nitrogén eltávolítására
50.944/DE <52742
Eljárás nitrifikáló baktériumokkal
Tetra Werke Dr. rer.nat.Ulrich Baensch GmbH, Melle,
Német Szövetségi Köztársaság Feltaláló: Prof.dr.BOCK Eberhard, Hamburg,
Német Szövetségi Köztársaság
A nemzetközi bejelentés napja: 1988. 07. 19.
Elsőbbsége: 1987. 07. 21. (P 37 24 027.7)
Német Szövetségi Köztársaság
A nemzetközi bejelentés száma: PCT/EP 88/00651
A nemzetközi közzététel száma: W0 89/00547
A találmány tárgya eljárás nitrifikálásra és nitrogén eltávolítására, nitrifikáló baktériumok segítségével.
A nitrifikálás az ammónia nitriten keresztül nitráttá való alakítását jelenti. A természetben általában két, ezért felelős baktérium-csoport fordul elő, amelyek mindegyik tagja nitrifikáló.. Ezek közül az egyik, az ammóniát oxidáló baktériumok csoportja az ammóniát nitritté oxidálja, míg a nitrüt-oxidáló baktériumok - azaz a másik csoport - a nitritet nitráttá alakítja át.
A nitrifikáló baktériumok természetes anyagcsere tulaj• · · · donságaik alapján az iparban nagy jelentőségűek. Ezt az anyagcserét használják ki pl. a szennyvizüzemekben, amelyekben az egyes nitrifikálási lépések az ammónia átalakításához vezetnek.
Ennek az eljárásnak hátránya azonban az, hogy a nitrifikálás befejezése után a tényleges nitrogén-eltávolítás nem fejeződik be. A nitrogén ugyanis ekkor nitrát formájában van jelen. A· nitrogén eltávolítása - az un. denitrifikálás -, egy különleges és műszakilag bonyolult eljárás során következik be a nitrát további átalakítása. Ez az eljárás azonban rendkívül drága, azért csak néhány szennyvizfeldolgozóban alkalmazzák.
A találmány az előbbiekben részletezett eljárás továbbfejlesztésére vonatkozik, azzal a céllal, hogy nitrifikáló baktériumok alkalmazása révén egy egyszerű és kevéssé költségigényes eljárás segítségével lehetővé váljék a nitrifikálás és a nitrogén-eltávolítás végrehajtása.
Ezenkívül az eljárás keretében lehetőség nyílik a kiindulási, a nitrifikáló baktériumokat metabolikusan aktív állapotban tartalmazó vizes szuszpenzió valamely hordozó anyagon való rögzítése és a baktériumok szárítása. Ez biztosítja a tárolási stabilitást.
Szükség esetén e. hordozó anyagot/a baktériumokkal együtt/ hozzuk érintkezésbe azzal a vizes oldattal, amelyből az ammóniát, nitritet és/vagy nitrátot el kell távolítani, mimellett a baktériumok - amelyek a vizeltávolitás folytán rövidebb-hosszabb időn át inaktivált állapotban voltak jelen a hordozón - reak— tiválódnak. A baktériumok jellemző nitrifikáló enzim rendszere indukálódik és ismét megindul a nitrifikáció, mimellett a baktériumok még mindig rögzítve vannak vagy egyes mozgékony sejtek leválnak a hordozó anyagról.
A találmány további tárgya olyan nitrifikáló baktérium törzs kitenyésztése, amely képes nagy sejthozam elérésére és amely megfelelő körülmények között tenyésztve alkalmas arra, hogy lag-fázis nélkül legyen átvihető ásványi anyagokat vagy oldott szerves szubsztrátumokat tartalmazó közegekbe. Ez esetben a nitrifikálási folyamat azonnal beindul. A másik követelmény egy ilyen tenyésztési eljárással szemben, hogy az átvitelt követően ne következzék be a baktériumok teljes inaktiválódása.
A találmány szerinti eljárás keretében a probléma megoldása a következőképpen történik:
- a kiindulási vizes oldatban található nitrátokat nitrifikáló baktériumokkal redukáljuk,
- az igy kapott reakciótermékeket (ammónia és nitrit) vissza-alakitjuk nitráttá, ammónia- és nitrit-oxidáló baktériumok segítségével, folyamatos oxidációs eljárásban, amelynek során gázalaku nitrogén vegyületek (pl. NgO vagy NO) szabadulnak fel, melynek során az általunk szelektált Nitrobacter nov.spec.T3 mikroorganizmus törzset alkalmazzuk.
A nitrát-redukciót a nitrit-oxidáló baktériumok, különösen a Nitrobacter genushoz tartozó baktériumok végzik. Ha kizárólag ezeket az organizmusekat használjuk fel, az igy kis mennyiségekben kapott ammónia nem oxidálódik újra.
• · · ·
A maximális mértékű nitrogén-eltávolítás érdekében azért előnyösen nemcsak nitrit-oxídáló, hanem ammónia-oxidáló baktériumokat is alkalmazunk, amilyenek pl. a Nitrosomonas, Nitrosovibrio vagy a Nitrospira genus tagjai. A nitrát ill. a nitrit redukciójából származó ammónia vagy az oldatban már eleve jelenlevő ammónia ekkor részt vesz a reakció-folyamatban.
Magas sejthozamok elérésére mindenekelőtt a legjobb táptalajt választjuk ki mindegyik törzshöz. A következő táptalajok vehetők figyelembe, de ezek összetétele változhat: Tápt_ala j_ok _ammónia-oxi.dáló_ bakt_éri_um_ok_ _számára:
Autotróf táptalaj (Krummel és Harms, Arch. Microbiol. 1982, 133,p. 50-54):
mM NH4C1;
0,1 mM KHgPO^;
mM KC1;
0,2 mM MgSO^;
mM CaClg;
Krezol-vörös mint indikátor;
0,2 /iM MnS04;
0,8 71M H^BO^;
0,15 71M ZnS04;
0,03 /iM (NH4)6M07024;
3,5 juM FeS04.
Ehhez a táptalajhoz 10-100 mM koncentrációban NaCl-t adhatunk.
T.ápt_al a j_ok__nitrát^o_xid_áló__bakt£riumok _teny_é s_zt^és_éhez^
1. Ásványi sókat tartalmazó táptalaj
0,5 g NaCl;
0,05 g MgSO^.7 H20;
0,15 g KH2P04;
7,0 g CaCO3;
0,05 mg (ΝΗ^)θΜθγ02^.4 HgO;
0,15 mg FeSO^.7 HgO;
desztillált viz 1000 ml.
2. Autotróf táptalaj
Ásványi sókat tartalmazó táptalaj :
0,2-2,0 NaN02 pH 7,4-7,6 sterilizálás után
3. Mixotróf táptalaj
Ásványi sókat tartalmazó táptalaj:
0,2-2,0 g NaNOg
0,55 g nátrium-piruvát
1,5 g élesztő-kivonat
1,5 g pepton pH 7,4
4. Heterotróf táptalaj
Ásványi sókat tartalmazó táptalaj:
0,55 g nátrium-piruvát
1,5 g élesztő-kivonat , 5 g pepton pH 7,4.
Az ammóniát oxidáló baktériumok esetében csak litotróp táptalajokat használunk, mivel heterotróf ammónia-oxidáló baktériumokat mindeddig nem különítették el.
Az ammónia-oxidáló baktériumok tenyésztésére szolgáló táptalajok azonban különbözhetnek a sókoncentráció tekintetében. Ezen a csoporton belül általában földi, tengeri és karsztvíz! törzseket különböztetünk meg. A mesterséges táptalajt ennek a felosztásnak megfelelően úgy állítjuk össze, hogy az a természetes körülményeknek feleljen meg.
Az ammónia-oxidáló baktériumokkal sz^ben a nitrit-oxidáló baktériumok szerves szubsztrátumok jelenlétében növekednek. Mixotróf vagy heterotróf tenyésztési körülmények között, néhány species még éppen magasabb sejthozamokat is mutat, mint szigorúan vett kemolitoautotróf körülmények között.
Ez jellemző pl. a Nitrobacter hamburgensis (Arch. Microbiol. 136, p.281-283) speciesre. Mixotróf tenyésztési körülmények között a sejthozam 30-35 teljes sejt fehérje/liter. A sejthozam tehát több, mint tízszerese annak, amely szigorúan vett kemolitoautotróf viszonyok esetén elérhető.
Mindeddig nem ismeretesek olyan nitrit-oxidáló baktériumok, amelyek heteroautotróf körülmények között maximális növekedést mutatnának. Ezek első képviselője a találmány szerinti uj species, a Nitrobacter nov. spec. T3.
A találmány szerinti eljárás alkalmazásához a nitrifikáló baktériumokból nagymennyiségű sejtre van szükség. A nitrifikáló baktériumokat ezért a legkedvezőbb tenyésztési körülmények között szaporítjuk, majd a tenyészetet töményitjük, magas sejtsürüség elérésére. A koncentrátumot szuszpendáljuk, általában olyan u.n. mosóoldatok alkalmazásával, amelyek összetétele megfelel a konkrét tenyésztőközegének, de amelyek nem tartalmazzák az energiaforrásként használt szubsztrátumot. A
12 reszuszpendálás során kitüntetett a 10 -10 sejt/ml koncentráció beállítása. Ezeket a szuszpenziókat a hordozó anyagokra vihetjük fel, vagy ezeket közvetlenül felhasználhatjuk az eljárásban .
A találmány szerinti eljárásban a nitrifikáló baktériumok rögzítésére nyitott pórusu anyagokat alkalmazunk. Ilyen anyag pl. az 500-1500 m /g belső felülettel rendelkező és előnyösen granulált aktivszén és a zeolit (egy szilikát).
A zeolitok különleges jellemzője az, hogy a hőmérséklet emelkedésekor vizet adnak le a kristályrács üregeiből és lehűléskor vizet vesznek fel. Ezenkívül ioncserélő tulajdonságokkal rendelkeznek, mozgékony alkálifém-, alkáliföldfém- és ammónium-ionjaik révén és képesek adszorbeálni bizonyos szerves vegyületeket.
Végül hordozó anyagként használhatunk olyan ioncserélőket, amelyek szerves szilárdfázisu testekből állnak. Ezek általában hidrofil gél szerkezetűek, és nagy felületüek, úgyhogy makropórusos ioncserélőként alkalmazhatók.
Hordozó anyagként alkalmazhatunk kerámiát is.
A hordozó anyagok baktériumokkal való feltöltése érdekében ezeket 10 -10 sejt/ml koncentrációjú baktérium-szuszpenziókban inkubáljuk. Az inkubálást 20-30°C közötti hőmérsékleten végezzük. A hordozó anyagra 1-5 ml baktérium-szuszpenziót viszünk fel (a hordozó anyag térfogata 10 cm), amíg a teljes mennyiség adszorbeálódik. Ha a felvevőkapacitás magas, az alkalmazott baktérium szuszpenzió térfogat növelhető, mig el nem érjük a hordozó anyag maximális felvevő kapacitását.
A baktérium-szuszpenziót tartalmazó hordozó anyagot ezt követően szárítjuk. Ennek érdekében az anyagot pl. 5 napon át 18-25°C közötti hőmérsékleten tároljuk oly módon, hogy a viz elpárolgása kíméletesen és egyenletesen menjen végbe. A szárítási folyamat gyorsítható oly módon, hogy a baktériumokat tartalmazó hordozó anyagot vákuum-edényekben, kis nyomáson szárítjuk. Ezzel a módszerrel a szárítási eljárás időtartama 24 órára rövidíthető.
Ha lehetséges, a szárított, a baktériumokat tartalmazó hordozót szárazon és levegő kizárásával kell tárolni. Ajánlatos ezt evakuált és szorosan záró műanyag-zsákokba helyezni és a zsákokat szobahőmérsékleten vagy 4°C-on tárolni.
A tenyészetet tartalmazó hordozóanyag kívánt esetben azonnal felhasználható. Ez úgy történik, hogy vizes oldatba helyezzük, és biztosítjuk a biológiai anyagcsere folyamatok számára az optimális növekedési hőmérsékletet. Az optimálisnál alacsonyabb hőmérsékleten a nitrifikálási folyamat lassúbb.
A szárított anyagból aktív előtenyészetek is előállithatók, ha ezzel friss táptalajt oltunk be, amelyet ezután átviszünk a kezelendő vizes oldatba.
Egyik esetben sem szükséges a nitrifikálási folyamat megindításához, hogy a baktériumok rögzítve maradjanak a hordozón. Ezek elhagyhatják a hordozót és mozgékony sejtekként válhatnak anyagcsere-szempontból aktívvá.
A többlépéses szennyvízkezelési és ivóviz-tisztitási eljárások - amelyekben egy nitrifikálási lépés és egy ettől elkülönített denitrifikálási lépés szerepel - kombinálhatok. Ennek eredményeként a nitrogén-eltávolítás összköltsége jelentősen csökken.
Bizonyos körülmények között a nitrifikáló baktériumok a nitrát ill. a nitrit redukciója során olyan gázhalmazállapotu nitrogén vegyületeket szabadítanak fel, amelyek a NgO-tól vagy a NO-tól különböznek. Ez azonban szükségszerű, az oxigén parciális nyomásának a táptalajban való csökkentése érdekében.
A nitrát- ill. a nitrit-redukció és a nitrifikáció párhuzamos folyamat, mimellett azokban a tenyészetekben, amelyeket nem vagy lassan kevertetünk, különböző - magas ill. alacsony oxigén parciális nyomással jellemezhető - zónák alakulnak ki. A nitrifikáció a magas parciális oxigén nyomású, zónákban megy végbe, mig a nitrit- és a nitrát-redukcióra az alacsony oxigén parciális nyomású zónákban kerül sor.
A találmány szerint a rögzített nitrifikáló baktériumok ugyancsak felhasználhatók egy olyan eljárás során, amely nitrifikálási és a nitrit- vagy nitrát-redukciós lépéseket tartalmaz. A rögzített sejtek különleges előnye abban áll, hogy a mikroorganizmusok meghatározott parciális, oxigén nyomásoknak vannak kitéve, amelyen anyagcsere-folyamataikat megindíthatják. A- nitrogén-eltávolítás ezért egy lépésben, egy viszonylag egyszerű módszerrel válik lehetővé, a környezet befolyásolása nélkül.
A nitrifikálási és nitrogén-eltávolitási eljárás azonban nemcsak szennyvíz-kezelésre és ivóvíz-tisztitásra használható fel. Ez az eljárás alkalmazható csaknem minden olyan vízben, amely nitrogénnel erősen szennyezett. Kombinált nitrifikálás/nitrogén-eltávolitás hajtható végre ammóniával, nitrittel és/vagy nitráttal szennyezett természetes vagy mesterséges vizekben, a baktériumok in situ alkalmazása segítségével.
Egyre nagyobb érdeklődésre tart számot az akvakulturás eljárás. Az intenzív haltenyésztés rendszerint toxikus nitrit-koncentrációkhoz vezet, amelyek elpusztítják a halakat. Ha nitrifikáló baktériumokat alkalmazunk, a nitrit átalakítható, a vízben lévő nitrogén kombinált eltávolítása mellett.
Általában valamennyi nitrifikáló baktérium felhasználható a találmány szerinti eljárásban. A hatékony alkalmazáshoz azonban aránylag magas sejt-koncentrációkra van szükség. A litoautotróf tenyészetek esetében ilyen koncentrációk csak extrém és gazdaságtalan körülmények között érhetők el. Ezért ajánlatos a nitrifikáló baktériumok mixotróf vagy heterotróf módon végzett tenyészt ése.
A sejt-kitermelés - amely a litoautotróf tenyésztéshez képest több, mint tízszeresre nő - elégséges a hordozó anyag feltöltéséhez.
A korábban elkülönített nitrifikáló baktériumok közül a legtöbb törzs alacsony nitrifikálási sebességet mutat, még magas sejt-koncentrációk mellett is. Ez a heterotróf táptalajról a közel litoautotróf körülményekre való váltással függ össze. A viszonylag magas oxigén parciális nyomás azonban
- amelynek a baktériumok pl. az akváriumokban közvetlenül ki vannak téve és amely a víznek oxigénnel való csaknem teljes telítését idézi elő - ugyancsak befolyásolja a nitrifikálási eljárást, különösen a nitrit-oxidáló baktériumok esetében. Ez valamennyi ismert Nitrobacter speciesre érvényes.
Az uj species, a Nitrobacter nov.spec.T3 teljesen eltérő tulajdonságokat mutat. Ezt az organizmust 1 év leforgása alatt különítettük el, szervetlen sókat tartalmazó táptalajon. Bár nem állapítható meg morfológiai különbség az eddig ismert speciesekhez képest, jelentős eltérések vannak a fiziológiai, biokémiai és genetikai tulajdonságok tekintetében.
A legfőbb jellegzetesség a növekedési képesség heterotróf táptalajokon és nitrit jelenlétében egyaránt. Ennek az organizmusnak a jellemző tulajdonságai a következők:
- inkább heterotróf, mint mixotróf és litoautotróf növekedés,
- heterotróf tenyésztés során magas sejt^kitermelés (pl. 50 mg teljes sejt fehérje/liter),
- túlélési képesség mikroaerób körülmények között, magára hagyott tenyészetben, hosszú időtartamokon (legalább 6 hónapon) át,
- oxigén-tolerálás mikroaerób heterotróf tenyésztés után oxigénnel telitett táptalajban,
- nitrifikálás mikroaerób tenyésztés után, 2-4 nappal az oxigén-adagolást követően,
- jó reaktiválódás a találmány szerinti eljárás keretében,
- egy 80+3 MD molekulatömegü plazmid jelenléte.
A DNS plazmid in vivő egy kovalensen zárt körkörös DNS szakasz, amelynek molekulatömege - 0,5%-os agaróz-gélben végzett elektroforetikus migrálási vizsgálatok szerint - 80+3 MD. A plazmid az in vivő replikáció során képződik az előbbiekben leirt, a Nitrobacter genushoz tartozó mikroorganizmusban, aerób, mikroaerób, litoautotróf, mixotróf, vagy heterotróf sejt-tenyésztés során. A plazmidok képesek azonos alakban replikálódni - további szelekciós nyomás alkalmazása nélkül - és átkerülni az utód-sejtekbe.
Az uj mikroorganizmusnak ezeket a tulajdonságait, ill. további jellemzőit a következőkben az ábrák segítségével szemléltetjük. Ezek tárgya az alábbi:
1..-4. ábra. A Nitrobacter nov.spec. T3 növekedési görbéi, különböző nitrit-koncen_xtrációk mellett végzett heterotróf tenyésztés után.
5. ábra. A N.nov.spec.T3 és a N.hamburgensis X14 membrán-protein- jei gélelektroforézis utján történő szétválasztásának ·« « V ··
V·· •··· ·· vázlatos összehasonlító ábrázolása.
6. ábra. A N.nov.spec.T3 és a N.hamburgensis X14 DNS-ének gélelektroforézis utján történő szétválasztása vázlatos összehasonlító ábrázolása.
Az 1. ábra a Nitrobacter nov.spec.T3 növekedési görbéjét mutatja be, heterotróf tenyésztési körülmények között. A görbe kezdetén egy jellegzetes lag-fázis látható, amelyet egy logaritmikus fázis követ, majd végül, 45 nap elteltével egy stacionárius fázis látható. Az elért sejt-kitermelés 50 mg teljes sejt fehérje/liter, azaz kb. 60%-kal magasabb, mint a N.hamburgensis esetében elérhető. Ez az utóbbi törzs mutatja a legjobb növekedést az eddig ismert nitrifikáló baktérium törzsek közül.
Az uj species, a N.nov.spec.T3 egy további fiziológiai jellemzőjét a 2.-4. ábrán mutatjuk be. Ezeken az ábrákon az organizmus növekedési görbéi láthatók, különböző nitrit-koncentrációk mellett. Minden esetben megfigyelhető egy protein-koncentráció emelkedés, amely megfelel a nitrit koncentráció csökkenésének, mimellett a 45 nap után elért sejt-kitermelés alacsonyabb, mint a heterotróf tenyésztés mellett elérhető és csökken a kiindulási nitrit-koncentráció (0,5 g NaNOp/liter) növelése esetén. A sejt-hozam 45 nap alatt a kb. 36 mg. teljes sejt fehérje/liter összehasonlítható értéket éri el és tovább növekszik, 38 mg teljes sejt fehérje/liter értékre.
A 3. ábrán látható növekedési görbe egy olyan kísérletnek felel meg, amelyet 1,0 g NaNOp/liter nitrit-koncentráció mellett • · · · · · *· · • · · · · ·· • · ··* · • · · · · ·· ···« ·· ♦ · · • ·
- 14 végzünk. A növekedési görbe szokatlan lefutású: nem mutat logaritmikus fázist. A fehérje-tartalom lassan és szabálytalanul növekszik, és 45 nap alatt kb. 21 mg teljes sejt fehérje/liter értéket ér el. A kiindulási nitrit-koncentráció jelentősen gátolja a növekedést. A kiindulási nitrit-tartalom 29 nap után használódik fel.
A 4. ábrán rendkívüli növekedés-gátlás látható. Bár a nitrit átalakítás aránya kb. ugyanakkora, mint a 2. és a 3. ábrán bemutatott kísérletekben, a fehérje-tartalom alig növekszik. Végül, 39 nap elteltével, amikor a nitrit-koncentráció csupán 0,5 g NaNOg/liter, a fehérje-koncentráció lassú növekedése figyelhető meg. 45 nap múlva az összehasonlítható érték csak kb. 13 mg teljes sejt fehérje/liter, tehát kb. negyedakkora, mint a heterotróf növekedés esetében.
Ez a növekedési jellemző e species heterotróf minőségét szemlélteti, de a litoautotróf növekedést nem jellemzi. Ennek az organizmusnak a kemolitoautotróf növekedése hasonló az ugyanehhez a genushoz tartozó más törzsekéhez.
A N.nov.spec.T3 fontos jellemzője, hogy csak rövid adaptálódási időkre van szüksége - az oxigén parciális nyomásának változása, különösen növekedése után - a nitrifikálás megkezdéséhez .
Mint az előzőkben leírtuk, az ismert törzsek esetében megfigyelhető alacsony adaptációs képesség hátrányos körülmény, amely befolyásolja a találmány szerinti eljárást. Ez az első r
eset, amikor az oxigén stressz problémáját, amely a nitrifikáló baktériumok esetében fennáll, az uj baktériummal oldjuk meg.
Ugyancsak mérhető a nitrit-oxidoreduktáz aktivitás indukciója. A nitrit-oxidoreduktáz egy membránhoz kötött enzim, amely a nitrit-oxidációban kulcsszerepet játszik. Mint ez eddig ismert volt, nitrittel és nitráttal egyaránt indukálható. Az aktivitás azonban csak akkor növelhető, ha az oxigén parciális nyomását emeljük. A N.nov.spec.T3~mal végzett mikrokalorimetriás vizsgálatok arra mutatnak, hogy 8-10. óra elégséges a nitrit-oxidoreduktáz indukálásához, azt követően, hogy az oxigén parciális nyomását oxigénnel való telítésig növeljük. Ezt annak alapján határoztuk meg, hogy a nitrit-oxidáció során mérhető hő fejlődik.
A Nitrobacter genushoz tartozó valamennyi többi törzzsel összehasonlítva a N.nov.spec.T3 egy olyan biokémiai jellemzőt is mutat, amely a membrán-fehérjék gél-elektroforézissel történő szétválasztása során állapítható meg. Az 5. ábrán látható ezeknek a fehérjéknek az SDS-poliakrilamid gél-elektroforézise.
A nitrit-oxidoreduktáz egy nagy alegység: relatív molekulatömege 115.000. Ez azonos mindegyik eddig vizsgált törzs esetében. Ehhez képest ez a molekulatömeg a N.nov.spec.T3 esetében 1 30.000. Más membrán-fehérjék ugyancsak különböző r.olekulatömegüek. így pl. a terminális oxidáz, a citokróm aa^ relatív molekulatömege a N.nov.spec.T3~ban 27.000; ez az érték kb. 1000-rel alacsonyabb a többi törzséhez viszonyítva. Másrészt a membránhoz kötött citokróm c a gél-elektroforézis eredményei szerint valamivel a N.hamburgensis X14 megfelelő sávja fölött, amely a többi speciesre is jellemző, helyezkedik el.
A N.nov.spec.T3 genetikai jellemzője egy nagy plazmid.
A Nitrobacter genusban plazmidokat mindeddig csak a N.hamburgensishez tartozó törzsekben mutattak ki. Ugyanekkor valamennyi, a
N. winogradskyi species-hez tartozó vizsgált-törzs plazmidmentes. Az idők során ezt a tényt úgy értelmezték, hogy legalábbis egyes plazmidok (pl. a N.hamburgensis-hez hasonlóan) a speciesre jellemzők. Ennek a speciesnek két törzse azonos plazmid-szerkezetet mutat. Ez 3 különböző plazmidból áll (pPB11, pPB12, pPB13, ill. pPB21, pPB22, pPB23), amelyek molekulatömege: 76, 124 és 182 (Pohl, Thesis ,· Hamburgi Egyetem, 1986.)
Ezzel a plazmid-szerkezettel szemben a N.nov.spec.T3 csak egyetlen plazmidot tartalmaz. Ennek a plazmádnak a relatív molekulatömege - gél-elektroforézissel meghatározva - 80+3 MD.
A 6. ábra mutatja be vázlatosan a N.hamburgensis és a
N.nov.spec.T3 plazmidjainak gél-elektroforézissel végzett szétválasztását, cézium-klorid/etinium-bromid alkalmazásával történő sürüség-grádiens centrifugálás után. A N.nov.spec.T3-ból származó pPB31 plazmid relatív mobilitása a pPB11 és pPB12 vonatkozási plazmádé közötti értéknek felel meg. Ennek alapján határoztuk meg a 80+3 MD molekulatömeg értéket.
A N.nov.spec.T3-ra pontosan 1 plazmid jellemző. Ez a plazmid rendkívül stabil, még különböző tenyésztési körülmények • · között is. Egyben nem mutatható ki a plazmid. további szelekciós nyomás alkalmazása nélkül bekövetkező elvesztése. Még mutagén szerek segítségével sem állíthatók elő plazmidmentes mutánsok.
A metabolikusan fontos plazmidgének expressziója feltehetően akkor következik be, amikor a N.nov.spec.T3 törzset az előbbiekben leirt körülmények között tenyésztjük, úgyhogy szelekciós nyomás lép fel a plazmid-replikáció vonatkozásában.
Ennek a baktériumnak a fiziológiai jellemzői nyilvánvalóan a · plazmid-funkciótól függnek, mivel a N.nov.spec.T3 genentikailag eltérő valamennyi eddig ismert nitrit-oxidáló baktériumtól. A lényeges anyagcsere-funkciók ezért nem lehetnek jelen egy plazmidmentes törzsben.
A N.nov.spec.T3 nemcsak a találmány szerinti eljárásban alkalmazva mutat előnyöket az ismert nitrit-oxidáló baktériumokkal szemben. Jellemzője, hogy hosszú időn át metabolikusan aktív marad nem-kevertetett tenyészetekben. A heterotróf táptalajokon tenyésztett mikroaerób sejtek pl. 3 hónap elteltével még mindig aktivak.
Ezen idő múltán vagy később litotróf módon tenyészthetők oxigéndus táptalajban, amelyben néhány napon belül megindítják a nitrifikálást. Ez a jellegzetes anyagcsere-tulajdonság, a heterotróf körülmények között megfigyelhető kiváló növekedés • *·&· ·· ·· · • · ♦·<···· ♦ · · ··· f * · · · · · • ·· ·· ···· #» ··· és az ezt követő, hosszú adaptáció nélküli litotróf nitrifikálás a baktérium jellegzetes tulajdonságait képviselik, akárcsak a mikroaerób tenyésztés után jelentkező oxigén-toleráció.
A ·· ··«
Claims (7)
- Szabadalmi igénypontokEljárás nitrifikálásra és nitrogén-eltávolításra nitrifikáló baktériumok alkalmazásával, azzal jellemezve, hogy egy nitrátot tartalmazó vizes oldatból kiindulva a nitrátot csökkentett oxigén parciális nyomás mellett nitrifikáló baktériumok segítségével redukáljuk, a reakció termékként keletkező ammóniát és nitritet folyamatos eljárásban ismét nitráttá oxidáljuk és ennek során gázalaku nitrogén-vegyületeket, mint NgO-t vagy NO-t szabadítunk fel.
- 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy ammóniát, nitritet és/vagy nitrátot tartalmazó természetes vagy mesterséges vizekben in situ kombinált nitrifikálást és nitrogén-eltávolítást végzünk, baktériumot tartalmazó anyag hozzáadása segítségével.
- 3. A 2. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a baktériumot tartalmazó anyag nitrifikáló baktériumokat jelent, amelyeket nyitott pórusu porózus hordozóra - amilyen az aktivszén, zeolit, kerámia vagy ioncserélő - rögzítettünk és végül szárítottunk.
- 4. A 3. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy nitrifikáló baktériumként a pl. a Nitrobacter genushoz-tartozó nitrit-oxidáló baktériumokat alkalmazunk.
- 5. A 3. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy nitrifikáló baktériumként egyidejűleg nitrit-oxidálókat és ammónia-oxidálókat alkalmazunk.4 ···· ·· ·· * «· ····<·· • · · ··· · • « « Φ 4 4444 44 4444 44 444
- 6. A Nitrobacter genushoz tartozó mikroorganizmus - letétbe helyezve a DSM-ben DSM 4153 letéti számon -, amelyet talajmintából szelektív körülmények között izoláltunk, heterotróf módon tenyésztettünk a 20-30°C hőmérséklet-tartományban álló, nem-kevertetett és nem-rázatott tenyészetben, azzal jellemezve , hogya) gyorsabb heterotróf, mint mixotróf és litoautotróf növekedést mutat,b) heterotróf tenyésztés mellett magas sejthozamot - 50 mg össz-sejtfehérje/liter - eredményez,c) nyugvó tenyészetekben, mikroaerofil körülmények között hosszú időn - legalább 6 hónapon - át képes túlélni,d) mikroaerofil heterotróf tenyésztés során a közeg oxigénnel való telítése esetén tolerálja az oxigént,e) mikroaerofil tenyésztés során nitrifikációs aktivitása2-4 nappal az oxigén adagolása után jelentkezik,f) a találmány szerinti eljárás alkalmazása során könnyen reaktiválható,g) egy 80+3 MD molekulatömegü plazmidot tartalmaz.
- 7. A 6. igénypont szerinti, a Nitrobacter genushoz tartozó, DSM 4153 letéti számú mikroorganizmusból származó plazmid, azzal jellemezve, hogy a plazmid-DNS in vivő kovalensei^ záródó körkörös alakban fordul elő és 0,5%-os agaróz gélben végzett elektroforetikus migrációs vizsgálatok alapján molekulatömege 80+3 MD.• ···· ·· «V · ·· ··«···· • · · ··· ·
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873724027 DE3724027A1 (de) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | Verfahren zur nitrifikation, einen hierfuer geeigneten mikroorganismus sowie die im mikroorganismus enthaltene plasmid-dna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT52742A true HUT52742A (en) | 1990-08-28 |
Family
ID=6331993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU884769A HUT52742A (en) | 1987-07-21 | 1988-07-19 | Process for nitrification and elimination of nitrogene by means of nitrificating bacteriums |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0377595A1 (hu) |
| JP (1) | JPH03501081A (hu) |
| KR (1) | KR890701480A (hu) |
| AU (1) | AU2131988A (hu) |
| DE (1) | DE3724027A1 (hu) |
| DK (1) | DK16090A (hu) |
| HU (1) | HUT52742A (hu) |
| NO (1) | NO900299L (hu) |
| WO (1) | WO1989000547A1 (hu) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3932521C1 (en) * | 1989-09-29 | 1991-04-25 | Nitra Gesellschaft Fuer Biotechnik Mbh, 2100 Hamburg, De | Removing nitric oxide from enclosed atmos. - comprises culturing nitrifying bacteria in aq. suspension on membrane |
| DK112590D0 (da) * | 1990-05-07 | 1990-05-07 | S E Joergensen | Fremgangsmaade til fjernelse af nitrogen fra vandige oploesninger |
| DE4137302A1 (de) * | 1991-11-08 | 1992-04-30 | Arbeitsstelle Tech Mikrobiolog | Verfahren zur herstellung biologisch aktivierter koerper, diese koerper und ihre verwendung |
| NL1000794C2 (nl) * | 1995-07-13 | 1997-01-14 | Holding Company Belgie Nv | Preparaat omvattende zeoliet, werkwijze voor de bereiding daarvan en toepassing daarvan voor het regelen van biologische omstandigheden in waters. |
| EP0805205A1 (en) * | 1996-05-02 | 1997-11-05 | Societe Des Produits Nestle S.A. | Nitrate reduction system of Staphylococcus carnosus |
| US6881339B1 (en) | 1997-10-30 | 2005-04-19 | Sud-Chemie Ag | Process for treating industrial and municipal waste water highly loaded with ammonium |
| DE19828175A1 (de) * | 1997-10-30 | 1999-12-30 | Sued Chemie Ag | Verfahren zur Behandlung von mit Ammonium hochbelasteten Prozeßabwässern auf dem Abwassergebiet |
| GB9907210D0 (en) * | 1999-03-30 | 1999-05-26 | Stephenson Tom | Nitrification monitor |
| KR101222602B1 (ko) * | 2011-07-26 | 2013-01-16 | 부산대학교 산학협력단 | 혼합영양 탈질능력을 가지는 신규 카스텔라니엘라 균주와 이를 이용한 탈질공정 |
| CN111961659A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-20 | 电子科技大学中山学院 | 固定化材料、生物脱氮材料、制备方法、应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2811719A1 (de) * | 1978-03-17 | 1979-09-27 | Bayer Ag | Reduktive behandlung chemischer stoffe, insbesondere abwasserinhaltstoffe, mit hilfe von mikroorganismen mit atmung oder daraus hergestellten praeparationen |
-
1987
- 1987-07-21 DE DE19873724027 patent/DE3724027A1/de active Granted
-
1988
- 1988-07-19 EP EP88907063A patent/EP0377595A1/de not_active Ceased
- 1988-07-19 KR KR1019890700488A patent/KR890701480A/ko not_active Application Discontinuation
- 1988-07-19 JP JP88506343A patent/JPH03501081A/ja active Pending
- 1988-07-19 HU HU884769A patent/HUT52742A/hu unknown
- 1988-07-19 WO PCT/EP1988/000651 patent/WO1989000547A1/de not_active Application Discontinuation
- 1988-07-19 AU AU21319/88A patent/AU2131988A/en not_active Abandoned
-
1990
- 1990-01-19 DK DK16090A patent/DK16090A/da not_active Application Discontinuation
- 1990-01-22 NO NO90900299A patent/NO900299L/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0377595A1 (de) | 1990-07-18 |
| WO1989000547A1 (en) | 1989-01-26 |
| DE3724027C2 (hu) | 1990-02-08 |
| DK16090D0 (da) | 1990-01-19 |
| AU2131988A (en) | 1989-02-13 |
| JPH03501081A (ja) | 1991-03-14 |
| DE3724027A1 (de) | 1989-02-02 |
| DK16090A (da) | 1990-01-19 |
| NO900299D0 (no) | 1990-01-22 |
| KR890701480A (ko) | 1989-12-20 |
| NO900299L (no) | 1990-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| De Bont | Oxidation of ethylene by soil bacteria | |
| JP4631082B2 (ja) | 微生物を利用してｎｈ４＋とｎｏ３−とを同時除去する硝化・脱窒方法 | |
| Zayed et al. | Removal of organic pollutants and of nitrate from wastewater from the dairy industry by denitrification | |
| Narayan et al. | Biological control: isolation and bacterial oxidation of the taste‐and‐odor compound geosmin | |
| US4874707A (en) | Process for producing an aqueous suspension of nitrifying bacteria | |
| CN110655198B (zh) | 利用异养硝化-好氧反硝化的副球菌菌株处理含氮废水的方法 | |
| CN107988125B (zh) | 一株耐低温硝化细菌及其应用 | |
| CN110283739B (zh) | 一株耐盐的反硝化细菌及其应用 | |
| CN112551692B (zh) | 具有好氧反硝化和异养硫氧化功能的盐单胞菌及其应用 | |
| HUT52742A (en) | Process for nitrification and elimination of nitrogene by means of nitrificating bacteriums | |
| Kesserű et al. | Investigation of the denitrification activity of immobilized Pseudomonas butanovora cells in the presence of different organic substrates | |
| US6423533B1 (en) | Isolation and use of perchlorate and nitrate reducing bacteria | |
| Hirsch et al. | Dichotomicrobium thermohalophilum, gen. nov., spec, nov., budding prosthecate bacteria from the Solar Lake (Sinai) and some related strains | |
| CN109337832A (zh) | 一种耐高氨氮异养硝化-好氧反硝化的苍白杆菌及其应用 | |
| CN110656057B (zh) | 异养硝化-好氧反硝化的副球菌菌株、种子液及其制备方法和应用 | |
| CN111088200B (zh) | 一株异养硝化好氧反硝化菌及其在养猪废水处理中的应用 | |
| Tomiyama et al. | Characteristics of newly isolated nitrifying bacteria from rhizoplane of paddy rice | |
| Sürücü | Growth requirements of thermophilic aerobic microorganisms in mixed cultures for the treatment of strong wastes | |
| Yan et al. | Isolation of a new heterotrophic nitrifying Bacillus sp. strain | |
| Shen et al. | Isolation and culture conditions of a thermophilic methane-oxidizing bacterium | |
| Kim et al. | Characterization of immobilized denitrifying bacteria isolated from municipal sewage | |
| JP2570313B2 (ja) | 新規微生物 | |
| CN116376756B (zh) | 一种好氧反硝化菌及其在污水处理中的应用 | |
| JPS5925596B2 (ja) | 微生物によるジメチルリン酸の酸化分解法 | |
| JP2513495B2 (ja) | 脱窒方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFC9 | Refusal of application |