PL212203B1 - Sposób biologicznego usuwania betainy z wywaru melasowego - Google Patents
Sposób biologicznego usuwania betainy z wywaru melasowegoInfo
- Publication number
- PL212203B1 PL212203B1 PL382553A PL38255307A PL212203B1 PL 212203 B1 PL212203 B1 PL 212203B1 PL 382553 A PL382553 A PL 382553A PL 38255307 A PL38255307 A PL 38255307A PL 212203 B1 PL212203 B1 PL 212203B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- betaine
- molasses
- temperature
- decoction
- bacteria
- Prior art date
Links
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N Betaine Natural products C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 42
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 title claims description 22
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O N,N,N-trimethylglycinium Chemical compound C[N+](C)(C)CC(O)=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O 0.000 title claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims description 16
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 8
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 claims description 4
- 241000193752 Bacillus circulans Species 0.000 claims description 4
- 241000193385 Geobacillus stearothermophilus Species 0.000 claims description 4
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 11
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 4
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 241000640374 Alicyclobacillus acidocaldarius Species 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000194108 Bacillus licheniformis Species 0.000 description 2
- 241000223233 Cutaneotrichosporon cutaneum Species 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 description 1
- 241000193417 Brevibacillus laterosporus Species 0.000 description 1
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 1
- 241001509487 Maledivibacter halophilus Species 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 241000282849 Ruminantia Species 0.000 description 1
- 230000002053 acidogenic effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 210000002249 digestive system Anatomy 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób biologicznego usuwania betainy z wywaru melasowego.
Betaina ((CH3)3N+CH2COO-) jest jednym z dominujących organicznych składników wywaru melasowego otrzymywanego z melasy buraczanej. Stanowi ona około 40% całkowitej substancji organicznej wywaru wyrażonej poprzez teoretyczne chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT). Jednakże powszechnie stosowana w technice oczyszczania ścieków i zalecana przez akty normatywne z zakresu ochrony środowiska dwuchromianowa metoda oznaczania ChZT nie wykrywa betainy, o czym wspominają m. in. Thelasso F., van der Burgt J., O'Flaherty V. i Colleran E. w pracy “Large-scale anaerobic degradation of betaine”. (J. Chem. Technol. Biol. 74, 1176-1182, 1999). Niestety nie stanowi to powszechnej wiedzy nawet wśród specjalistów zajmujących się degradacją ścieków i często, oceniając efektywność procesu oczyszczania ścieków zawierających betainę, nie podaje się stopnia jej usunięcia a jedynie redukcję ChZT oznaczanego metodą dwuchromianową.
Betaina należy do związków organicznych trudno przyswajalnych przez drobnoustroje, a tym samym niełatwo ją usunąć ze ścieków w procesach biodegradacji. Wiadomo, że spośród organizmów beztlenowych betaine przyswajają m.in. drobnoustroje z rodzaju Clostridium (Fendrich C., Hippe H. and Gottschalk G.: Clostridium halophilium sp. nov. and C. Iitorale sp. nov., an obligate halophilic and a marinę species degrading betaine in the Stickland reaction. Arch. Microbiol. 154, 127- 132, 1990). Pierwsi wspomniani autorzy (Thelasso F. i in.) sprawdzili też, że jest ona usuwana podczas beztlenowej biodegradacji w skali technicznej odcieków powstających podczas produkcji drożdży i kwasu cytrynowego z melasy, a Gil-Pena M., Gutierrez M. J., Amo E. oraz Schnabel I. w pracy „Acidogenic degradation of the nitrogen fraction in vinasse” (Biotechnol. Lett. 9(8), 587-592, 1987) informują, że w warunkach laboratoryjnych betaina był a asymilowana w beztlenowym procesie biodegradacji wywaru melasowego, prowadzonym za pomocą bakterii wyizolowanych z układu pokarmowego przeżuwaczy. W przypadku tlenowych metod utylizacji wywaru melasowego wiadomo, że betaina jest m.in. przyswajana przez niektóre szczepy drożdży Trichosporon cutaneum, co zaobserwowali badacze z Chorwacji (Glanser-Soljan M., Ban S. N., Dvoracek L., Prehrambeno-Technol. Rev. 23(1-2), 3-10, 1985), oraz przez bakterie z rodzaju Pseudomoruxs, co z kolei zostało wykazane m.in. przez S. Gwardysa i przedstawione w monografii opublikowanej w Zeszytach Naukowych Politechniki Łódzkiej Nr 22 w 1979 r. Wykorzystanie tych drobnoustrojów do biodegradacji wywaru melasowego ma jednak pewną podstawową wadę. Optymalna temperatura dla ich aktywności metabolicznej (zarówno wspomnianych drożdży jak i bakterii) wynosi ok. 30°C, a powyżej 43°C nie wykazują już zdolności do wzrostu. Wywar jest natomiast ściekiem gorącym. Zastosowanie bakterii Pseudomonas, czy też drożdży Trichosporon cutaneum, do jego oczyszczania wymagałoby więc znacznego obniżenia temperatury. Wydaje się zatem celowe zastosowanie drobnoustrojów przyswajających betainę o optymalnej temperaturze aktywności metabolicznej wyższej niż 30°C.
Proponowany sposób usuwania betainy podczas biodegradacji wywaru melasowego polega na tym, że stosuje się mieszaną populację bakterii termo i mezofilnych z rodzaju Bacillus najkorzystniej z gatunków B. circulans, B. Iaterosporus, B. filioeolonieus, B. stearothermophilus, B. aeidocaldarius i B. Iiehenioformis. Aerobową hodowlę okresową prowadzi się w warunkach pH regulowanego na poziomie od 6,5 do 8,0, najkorzystniej 8,0, w temperaturze od 36° do 54° najkorzystniej 36° albo w warunkach pH nieregulowanego przy wartości początkowej pH = 8,0, w temperaturze, najkorzystniej 36° i w temperaturze 45° przy początkowej wartości pH = 6,5.
Sposób według wynalazku powoduje całkowite usunięcie betainy z wywaru melasowego. Zaletą jest również brak konieczności regulacji pH w trakcie procesu co obniża koszty oczyszczania wywaru melasowego. Z uwagi na możliwość prowadzenia procesu hodowli w podwyższonych temperaturach nie jest konieczne chłodzenie wywaru melasowego do temp. 30°.
Sposób biologicznego usuwania betainy został przedstawiony schematycznie w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1. przedstawia dynamikę zmian pH przy braku regulacji pH, w procesie hodowli prowadzonej przy pH początkowym 6,5 a fig. 2. ilustruje dynamikę zmian pH w wariancie realizowanym przy pH początkowym 8,0.
P r z y k ł a d 1.
W bioreaktorze laboratoryjnym o obję toś ci roboczej 5 l z ukł adem mieszania i systemem napowietrzania przeprowadzono proces okresowej biodegradacji wywaru melasowego dla dwóch wartości temperatury, tj. 36 i 45°C, przy pH początkowym wynoszącym 6,5. Szybkość obrotowa mieszadła wynosiła 900/min, a szybkość napowietrzania 1 l/(1-min). Zastosowana mieszana kultura bakterii
PL 212 203 B1 z rodzaju Bacillus składała się z 7 szczepów. Dwa z nich należały do gatunku B. circulans, a pozostałe pięć do gatunków B. laterosporus, B. filicolonicus, B. stearothermophilus, B. acidocaldarius oraz do B. licheniformis. Uzyskano 100% usunięcie betainy, w rezultacie procesu trwającego ok. 96 godz.. Redukcja ChZT, uwzględniającego biodegradacje betainy wynosiła ok. 84%. Przebieg zmian pH dla hodowli w temp. 45° przedstawia fig. 1. Początkowo pH zmniejszyło się do wartości 6,4 aby, od 8 godz., wzrosnąć do pH = ok. 9,0 - 9,5 i utrzymywać się na tym poziomie do końca procesu.
P r z y k ł a d 2.
Przeprowadzono serię procesów biodegradacji wywaru melasowego w takim samym bioreaktorze, z zastosowaniem tej samej mieszanej kultury bakterii i w takich samych warunkach jak w przykładzie 1 (bez regulacji pH), ale przy innej wartości pH początkowego, wynoszącego w tym przypadku 8,0 i w temperaturze 36°. Stopień usunięcia betainy, po 72 godz. hodowli wyniósł 100% a redukcja ChZT z uwzględnieniem biodegradacji betainy - 73%. Przebieg zmian pH ilustruje fig. 2. Początkowo pH zmalało do pH 6,6 - po 8 godz. hodowli aby potem wzrosnąć do wartości ok. 9,5, utrzymującej się do końca procesu.
P r z y k ł a d 3.
W bioreaktorze laboratoryjnym o obję toś ci roboczej 5 l z ukł adem mieszania i systemem napowietrzania przeprowadzono okresowe procesy biodegradacji wywaru melasowego w temperaturze 36 i 45°C, przy pH, utrzymywanym na stałym poziomie, wynoszącym 6,5. Szybkość obrotowa mieszadła wynosiła 900/min, a szybkość napowietrzania 1 l/(l-min). Zastosowana mieszana kultura bakterii z rodzaju Bacillus składała się z 7 szczepów. Dwa z nich należały do gatunku B. circulans, a pozostałe pięć do gatunków B. Iaterosporus, B. filicolonicus, B. stearothermophilus, B. acidocaldarius oraz do B. licheniformis. Po 99 godz. hodowli w temperaturze 36° uzyskano 100% usunięcie betainy oraz 89% redukcję ChZT. Dla procesu prowadzonego w temp. 45 całkowite usunięcie wystąpiło po 121 godz. przy 87% obniżeniu ChZT.
P r z y k ł a d 4.
Przeprowadzono dwa procesy biodegradacji wywaru melasowego w takim samym bioreaktorze, z zastosowaniem tej samej mieszanej kultury bakterii i w takich samych warunkach jak w przykładzie 3. (temp. 36 i 45°), ale przy innej wartości pH, utrzymywanego na tym samym poziomie, wynoszącego w tym przypadku 8,0. W przypadku temp. 36° uzyskano najlepszy wynik hodowli - całkowite usunięcie betainy wystąpiło już po 48 godz. hodowli przy 86 redukcji ChZT a w temp. 45° proces trwał 73 godz., po którym otrzymano całkowite usunięcie betainy i 87 redukcje ChZT.
Claims (1)
- Sposób biologicznego usuwania betainy z wywaru melasowego z użyciem bakterii, w warunkach tlenowej hodowli, znamienny tym, że stosuje się mieszaną populację bakterii termo i mezofilnych z rodzaju Bacillus najkorzystniej z gatunków B. circulans, B. Iatevosporus, B. filiocolonieus, B. stearothermophilus, B. aeidoealdarius i B. Iiehenioformis, a hodowlę prowadzi się w warunkach pH regulowanego na poziomie od 6,5 do 8,0, najkorzystniej 8,0, w temperaturze od 36° do 54° najkorzystniej 36° albo w warunkach pH nieregulowanego przy wartości początkowej pH = 8,0, w temperaturze, najkorzystniej 36° i początkowej wartości pH = 6,5, w temperaturze 36 - 45°.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL382553A PL212203B1 (pl) | 2007-06-01 | 2007-06-01 | Sposób biologicznego usuwania betainy z wywaru melasowego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL382553A PL212203B1 (pl) | 2007-06-01 | 2007-06-01 | Sposób biologicznego usuwania betainy z wywaru melasowego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL382553A1 PL382553A1 (pl) | 2008-12-08 |
| PL212203B1 true PL212203B1 (pl) | 2012-08-31 |
Family
ID=43036733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL382553A PL212203B1 (pl) | 2007-06-01 | 2007-06-01 | Sposób biologicznego usuwania betainy z wywaru melasowego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL212203B1 (pl) |
-
2007
- 2007-06-01 PL PL382553A patent/PL212203B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL382553A1 (pl) | 2008-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhong et al. | Insight into the microbiology of nitrogen cycle in the dairy manure composting process revealed by combining high-throughput sequencing and quantitative PCR | |
| Yuan et al. | Long-term effect of pH on short-chain fatty acids accumulation and microbial community in sludge fermentation systems | |
| Sui et al. | Response of nitrite accumulation and microbial community to free ammonia and dissolved oxygen treatment of high ammonium wastewater | |
| Yuan et al. | Reductions of bacterial antibiotic resistance through five biological treatment processes treated municipal wastewater | |
| Rosa et al. | Performance and molecular evaluation of an anaerobic system with suspended biomass for treating wastewater with high fat content after enzymatic hydrolysis | |
| Lv et al. | Microbial community composition and function in a pilot-scale anaerobic-anoxic-aerobic combined process for the treatment of traditional Chinese medicine wastewater | |
| CN105645710B (zh) | 一种利用复合微生物制剂进行污泥减量的方法 | |
| CN1563342A (zh) | 用于处理高难度废水的微生物制剂及其制备方法 | |
| EP2756070B1 (en) | Production of biogas from protein-rich resources | |
| Wu et al. | Rapid start-up and stable maintenance of partial nitrification–anaerobic ammonium oxidation treatment of landfill leachate at low temperatures | |
| Lei et al. | How do earthworms affect the pathway of sludge bio-stabilization via vermicomposting? | |
| Chunli et al. | Isolation and characterization of a nitrobenzene degrading yeast strain from activated sludge | |
| Nivedhita et al. | Effects of oxytetracycline on aerobic granular sludge process: Granulation, biological nutrient removal and microbial community structure | |
| CN105462903A (zh) | 一种高效的污水处理菌剂 | |
| Yan et al. | Investigation of microbial community structure in an advanced activated sludge side-stream reactor process with alkaline treatment | |
| Molina-Munoz et al. | Effect of the concentration of suspended solids on the enzymatic activities and biodiversity of a submerged membrane bioreactor for aerobic treatment of domestic wastewater | |
| Wang et al. | Effect of inoculum and sulfide type on simultaneous hydrogen sulfide removal from biogas and nitrogen removal from swine slurry and microbial mechanism | |
| Liu et al. | Performance of denitrifying phosphorus removal of Acinetobacteria strain at low temperature | |
| Gannoun et al. | Microbial monitoring by molecular tools of an upflow anaerobic filter treating abattoir wastewaters | |
| US20190225993A1 (en) | Systems and methods for microbial production | |
| Xu et al. | Tracking the composition and dominant components of the microbial community via polymerase chain reaction–denaturing gradient gel electrophoresis and fluorescence in situ hybridization during vermiconversion for liquid-state excess sludge stabilization | |
| Zhang et al. | Microbial community characteristics during simultaneous nitrification-denitrification process: effect of COD/TP ratio | |
| Lutosławski et al. | The effect of temperature on the efficiency of aerobic biodegradation of sugar beet distillery stillage: Removal of pollution load and biogens | |
| Ryznar-Luty et al. | Efficiency of aerobic biodegradation of beet molasses vinasse under non-controlled pH: conditions for betaine removal | |
| Morillo et al. | Molecular microbial and chemical investigation of the bioremediation of two-phase olive mill waste using laboratory-scale bioreactors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20130601 |