RU2405636C2 - Method of obtaining biomass of microorganisms, with biological recycling of organic compounds in purified medium - Google Patents

Method of obtaining biomass of microorganisms, with biological recycling of organic compounds in purified medium Download PDF

Info

Publication number
RU2405636C2
RU2405636C2 RU2008111411/10A RU2008111411A RU2405636C2 RU 2405636 C2 RU2405636 C2 RU 2405636C2 RU 2008111411/10 A RU2008111411/10 A RU 2008111411/10A RU 2008111411 A RU2008111411 A RU 2008111411A RU 2405636 C2 RU2405636 C2 RU 2405636C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microorganisms
medium
biomass
organic compounds
nitrogen
Prior art date
Application number
RU2008111411/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008111411A (en
Inventor
Владимир Анатольевич Калюжин (RU)
Владимир Анатольевич Калюжин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ)
Priority to RU2008111411/10A priority Critical patent/RU2405636C2/en
Publication of RU2008111411A publication Critical patent/RU2008111411A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2405636C2 publication Critical patent/RU2405636C2/en

Links

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention can be used in biological treatment of water, soil and similar media from organic compound contaminants of arbitrary composition and concentration, as well as when recycling organic production wastes. The method involves determination of content of organic compounds in the medium to be treated, selection of native microorganisms isolated from the treated medium, addition of the obtained mass to the treated medium with addition of macro-elements: nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium, sulphur and trace elements: iron, zinc, manganese, molybdenum, cobalt, boron and control of physical and chemical characteristics of the treated medium. Microorganisms are selected based on the highest growth rate of biomass. Content of oxygen in the treated medium is kept between 2·10-3 and 1.4 kg/m3 and pH is kept between 5 and 7.5. Macro- and trace elements are added based on their presence in the treated medium in total amount of (1-8)·10-3 kg for macro-elements and 1.1·10-7-1·10-5 kg for trace elements per 1 MJ of complete energy of oxidation of the recycled organic compounds in an oxygen medium.
EFFECT: method enables detoxification of contaminating organic compounds to a maximum admissible concentration level and their conversion to a state which is suitable for use.
16 ex

Description

Изобретение относится к способам получения полезных веществ из загрязнителей природной среды и химических отходов и может быть использовано при биологической очистке воды, грунта и подобных сред, а также при утилизации отходов производства, например отработанных автомобильных масел.The invention relates to methods for producing nutrients from environmental pollutants and chemical wastes and can be used in the biological treatment of water, soil and similar media, as well as in the disposal of industrial wastes, for example, used automobile oils.

Из уровня техники известно много способов биологической очистки среды от загрязнителей, например способ биологической утилизации нефтяных загрязнений по пат. РФ №2076150, опубл. 27.03.1997, в котором в качестве культур используют индивидуальные сапрофитные штаммы, способ биологической очистки почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами по пат. РФ №2191643, опубл. 27.10.2002, пригодный для очистки от ароматических углеводородов высокой концентрации, например, от нефти и нефтепродуктов, при наличии солей тяжелых металлов.The prior art there are many methods of biological treatment of the environment from pollutants, for example, the method of biological disposal of oil pollution according to US Pat. RF №2076150, publ. 03/27/1997, in which individual saprophytic strains are used as cultures, a method for biological cleaning of the soil from pollution with oil and oil products according to US Pat. RF №2191643, publ. 10/27/2002, suitable for purification from aromatic hydrocarbons of high concentration, for example, from oil and oil products, in the presence of salts of heavy metals.

В то же время известно использование органических веществ в биотехнологических процессах в качестве субстратов для выращивания микроорганизмов с целью получения продуктов их жизнедеятельности. К числу используемых веществ относятся углеводы, углеводороды, спирты, белки и другие. В качестве примеров может служить синтез уксусной кислоты штаммами Acetebacter и Gluconobacter с использованием в роли источника углерода и энергии этилового спирта, получение лимонной кислоты с использованием сахарозы или крахмала. Известные белковые препараты паприн и гаприн получают с применением штаммов рода Candida из н-парафинов C130. Многие другие биотехнологические продукты (антибиотики, витамины, аминокислоты, пищевые добавки и др.) получают, перерабатывая биогенные углеводы: моно-, олиго и полисахариды. Иногда используют техногенные органические отходы, например циклогексин при производстве лизина, индол при биосинтезе триптофана [Биотехнология под ред. А.А.Балева. М. 1988; Елина Н.П. Основы биотехнологии. СПб., 1995; Кефели В.И., Дмитриева Г.А. Биотехнология. Пущино, 1989; Егорова Т.А., Клунова С.Н. Живухина Е.А. Основы биотехнологии. М. 2003].At the same time, it is known to use organic substances in biotechnological processes as substrates for growing microorganisms in order to obtain products of their vital activity. The substances used include carbohydrates, hydrocarbons, alcohols, proteins and others. Examples include the synthesis of acetic acid by Acetebacter and Gluconobacter strains using ethyl alcohol as a carbon and energy source, and the preparation of citric acid using sucrose or starch. Known protein preparations paprin and haprin are obtained using strains of the genus Candida from n-paraffins C 1 -C 30 . Many other biotechnological products (antibiotics, vitamins, amino acids, food additives, etc.) are obtained by processing biogenic carbohydrates: mono-, oligo and polysaccharides. Sometimes technogenic organic wastes are used, for example, cyclohexine in the production of lysine, indole in tryptophan biosynthesis [Biotechnology, ed. A.A. Baleva. M. 1988; Elina N.P. The basics of biotechnology. St. Petersburg, 1995; Kefeli V.I., Dmitrieva G.A. Biotechnology. Pushchino, 1989; Egorova T.A., Klunova S.N. Zhivukhina E.A. The basics of biotechnology. M. 2003].

Известен способ утилизации отходов жизнедеятельности животных и птицы по патенту РФ №2067570, опубл. 09.05.1999. На упомянутых отходах выращивают первичную биомассу, которая, в свою очередь, служит субстратом для выращивания вторичной группы микроорганизмов, которые используют как белково-витаминный корм для животных и птицы. Состав субстрата корректируют по соотношению углерод-азот добавкой гидролизатора лигнина.There is a method of disposing animal and bird waste according to the patent of the Russian Federation No. 2067570, publ. 05/09/1999. Primary biomass is grown on these wastes, which, in turn, serves as a substrate for growing a secondary group of microorganisms, which are used as protein and vitamin feed for animals and poultry. The composition of the substrate is adjusted by the carbon-nitrogen ratio by the addition of a lignin hydrolyzer.

Общим недостатком известных способов является ограниченный перечень перерабатываемых сред, представленный нефтью и биогенными продуктами, в то время как загрязнители природной среды, а особенно токсичные техногенные отходы, могут иметь произвольный состав как по природе входящих в них веществ, так и по их количественному соотношению. Способы не предусматривают получение полезных продуктов, либо их перечень ограничен. Эффективность известных способов утилизации мала, так как микроорганизмы-утилизаторы не проходят стадии селекции, из компонентов перерабатываемой среды учитывается только углерод и азот, в то время как другие жизненно важные для деятельности микроорганизмов макро- и микроэлементы не учитываются.A common disadvantage of the known methods is the limited list of processed media represented by oil and biogenic products, while environmental pollutants, and especially toxic industrial wastes, can have an arbitrary composition both by the nature of their constituent substances and by their quantitative ratio. The methods do not include obtaining useful products, or their list is limited. The efficiency of the known methods of disposal is low, since utilizing microorganisms do not go through the selection stage, only carbon and nitrogen are taken into account from the components of the processed medium, while other macro- and microelements vital for the activity of microorganisms are not taken into account.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ биологической очистки различных сред от органических веществ и их смесей (Способ биологической очистки грунта и воды от органических соединений алифатического, карбоциклического и гетероциклического рядов и их смесей произвольного состава. Патент РФ №2315670, опубл. 27.01.2008, принят за прототип). В известном способе загрязняющие органические соединения (загрязнители) подвергают биологической утилизации до уровня предельно допустимой концентрации ПДК, обеспечивая благоприятные для жизнедеятельности микрофлоры физико-химические характеристики перерабатываемой среды. Органические соединения превращаются в клеточные вещества микроорганизмов-утилизаторов, воду и углекислый газ, которые включаются в общий цикл круговорота веществ в биосфере. Остатки микроорганизмов под воздействием регуляторных трофических механизмов включается в цикл естественных микробиоценозов, часть их под воздействием сапрофитной микрофлоры превращается в безопасные гумусовые вещества.Closest to the claimed technical solution is a method of biological treatment of various environments from organic substances and their mixtures (Method of biological treatment of soil and water from organic compounds of aliphatic, carbocyclic and heterocyclic series and their mixtures of arbitrary composition. Patent of the Russian Federation No. 2315670, publ. January 27, 2008 adopted as a prototype). In the known method, polluting organic compounds (pollutants) are subjected to biological utilization to the level of maximum permissible concentration of MPC, providing physico-chemical characteristics of the processed medium that are favorable for microflora life. Organic compounds turn into cellular substances of utilizing microorganisms, water and carbon dioxide, which are included in the general cycle of the substance cycle in the biosphere. The remains of microorganisms under the influence of regulatory trophic mechanisms is included in the cycle of natural microbiocenoses, part of them under the influence of saprophytic microflora turns into safe humic substances.

Недостатки прототипа.The disadvantages of the prototype.

Вещественный и энергетический потенциал утилизируемых органических соединений в способе-прототипе используется не рационально. Под вещественным потенциалом понимается масса химических элементов, переходящая в состав биомассы микроорганизмов, а под энергетическим потенциалом - количество энергии, которая может быть выделена при полном окислении органических соединений кислородом. Процесс утилизации экспоненциально затухает по мере расходования источников питания, а конечная биомасса микроорганизмов-утилизаторов стремится к минимуму, чтобы не нарушить экологический баланс природной среды.The material and energy potential of utilized organic compounds in the prototype method is not used rationally. The material potential is understood as the mass of chemical elements that goes into the biomass of microorganisms, and the energy potential is the amount of energy that can be released during the complete oxidation of organic compounds with oxygen. The recycling process decays exponentially as power supplies are consumed, and the final biomass of utilizing microorganisms tends to a minimum so as not to upset the ecological balance of the natural environment.

При реализации способа-прототипа компоненты загрязнителей и компоненты добавок безвозвратно утрачиваются и не могут быть использованы для получения полезных продуктов. Загрязняющие органические соединения утилизируются до углекислого газа и воды, прочие химические элементы образуют формы, имеющие низкую коммерческую ценность: углерод, входящий в состав органических веществ, превращается в углекислый газ, водород в воду, сера в сульфаты, связанный азот в газообразный элементарный азот.When implementing the prototype method, the components of pollutants and components of additives are irretrievably lost and cannot be used to obtain useful products. Polluting organic compounds are utilized to carbon dioxide and water, other chemical elements form forms of low commercial value: carbon, which is part of organic substances, is converted to carbon dioxide, hydrogen to water, sulfur to sulfates, bound nitrogen to gaseous elemental nitrogen.

Согласно известному способу в процессе биологической утилизации загрязняющих органических соединений микроорганизмы-утилизаторы проходят стадию размножения, однако при исчезновении источников питания погибают, их концентрация постепенно стремится к фоновому (природному). В способе-прототипе упомянута возможность регулирования конечного содержания биомассы микроорганизмов, однако приведены признаки, обеспечивающие сведение их конечного содержания к минимуму, чтобы предотвратить вторичное (биологическое) загрязнение. По способу-прототипу вещественный и энергетический потенциал смеси органических веществ доступен для ограниченного перечня биологических культур (несколько сотен видов микроорганизмов-утилизаторов), но недоступен для большинства штаммов микроорганизмов-продуцентов, а также для других форм жизни (зоопланктон, насекомые, рыбы, птицы). Состав образующейся биомассы микроорганизмов-утилизаторов не контролируется, и эта биомасса не может быть использована в качестве питательного субстрата для микроорганизмов-продуцентов полезных продуктов.According to the known method, in the process of biological disposal of polluting organic compounds, utilizing microorganisms go through the reproduction stage, however, when the power sources disappear, they die, their concentration gradually tends to the background (natural). In the prototype method, the possibility of regulating the final biomass of microorganisms is mentioned, however, there are signs that minimize their final content to prevent secondary (biological) pollution. According to the prototype method, the material and energy potential of a mixture of organic substances is available for a limited list of biological cultures (several hundred types of utilizing microorganisms), but is not available for most strains of producing microorganisms, as well as for other life forms (zooplankton, insects, fish, birds) . The composition of the resulting biomass of utilizing microorganisms is not controlled, and this biomass cannot be used as a nutrient substrate for microorganisms producing useful products.

Вместе с тем, биомасса микроорганизмов-утилизаторов (на пике ее содержания) представляет большую ценность в роли объекта биологической или технической трансформации или иного использования. Перерабатываемые микроорганизмами органические соединения обычно присутствуют в почве, воде и подобных средах в форме химических загрязнителей, но сюда же следует отнести и химические отходы производства. При постановке задачи изобретения к числу загрязнителей отнесены органические вещества, проникшие в окружающею среду и находящиеся в ней в концентрациях, превышающих ПДК, а к числу отходов - органические вещества, исключенные или недоступные более для технологического процесса. Обычно такие отходы накапливают в отстойниках или на токсичных полигонах и хранят в изолированных от природной среды условиях при концентрациях, на несколько порядков выше ПДК. В обоих случаях в целях заявленного изобретения почва, вода и подобные им среды, содержащие органические загрязнители, а также непосредственно отходы или их смеси выступают в качестве объекта переработки и обобщенно именуются перерабатываемой средой, а качественный состав этой среды и концентрация органических соединений не лимитируется.At the same time, the biomass of utilizing microorganisms (at the peak of its content) is of great value as an object of biological or technical transformation or other use. Organic compounds processed by microorganisms are usually present in soil, water and similar media in the form of chemical pollutants, but chemical waste products should also be included here. When setting the objective of the invention, organic substances that have penetrated into the environment and are in concentrations in excess of the MPC are classified as pollutants, and organic substances excluded or inaccessible to the technological process are among the waste products. Typically, such waste is accumulated in sedimentation tanks or at toxic landfills and stored in conditions isolated from the natural environment at concentrations several orders of magnitude higher than the MPC. In both cases, for the purposes of the claimed invention, soil, water, and similar media containing organic pollutants, as well as waste directly or mixtures thereof, act as a processing facility and are collectively referred to as the processing medium, and the qualitative composition of this medium and the concentration of organic compounds are not limited.

Целью изобретения является более рациональное использование органических веществ, входящих в состав перерабатываемой среды, обеспечивающее получение полезных продуктов.The aim of the invention is a more rational use of organic substances that make up the processed environment, providing useful products.

Технической задачей изобретения является биологическая детоксикация загрязняющих органических соединений и их смесей до уровня ПДК с переводом этих веществ в форму, пригодную для полезного использования. Другими словами, поставлена задача трансформировать физическую массу загрязнений в биомассу микроорганизмов, которая может быть выделена и использована либо непосредственно как продукт или сырье, либо в качестве питательного субстрата для широкого круга биосистем.An object of the invention is the biological detoxification of polluting organic compounds and their mixtures to the MPC level with the conversion of these substances into a form suitable for useful use. In other words, the task is to transform the physical mass of contaminants into the biomass of microorganisms, which can be isolated and used either directly as a product or raw material, or as a nutrient substrate for a wide range of biosystems.

Поставленная задача решается тем, что в способе биологической утилизации органических соединений и их произвольных смесей, включающем определение содержания органических соединений в перерабатываемой среде, селекцию аборигенных микроорганизмов, внесение их в перерабатываемую среду с добавлением макро- и микроэлементов и регулирование физико-химических характеристик перерабатываемой среды упомянутые микроорганизмы дополнительно селектируют по признаку наибольшей скорости прироста биомассы, количество вносимых активирующих макро- и микроэлементов регулируют относительно энергии загрязняющих органических соединений, а процесс биологической утилизации проводят в режиме наращивания конечной биомассы упомянутых микроорганизмов. Для этого обеспечивают суммарное содержание в перерабатываемой среде азота, фосфора, калия, магния, серы в пределах (1-8)·10-3 кг на 1 МДж энергии органических соединений с учетом их наличия в среде, суммарное количественное содержание железа, цинка, марганца, молибдена, кобальта, бора - в пределах 1,1-10-7-1·10-5 кг на 1 МДж энергии органических соединений с учетом их наличия в среде. Контролируя процесс, снижают концентрацию загрязняющих органических соединений до уровня ПДК, после чего накопленную биомассу используют как ценный биологический продукт, а именно либо оставляют в перерабатываемой среде и используют в качестве удобрения, либо выделяют и используют в качестве биотехнологического сырья или в качестве многоцелевого субстрата для выращивания микроорганизмов-продуцентов полезных продуктов.The problem is solved in that in the method for the biological utilization of organic compounds and their arbitrary mixtures, including determining the content of organic compounds in the processed medium, selection of native microorganisms, introducing them into the processed medium with the addition of macro- and microelements, and regulating the physicochemical characteristics of the processed medium microorganisms additionally select on the basis of the highest rate of biomass growth, the number of activating macros introduced About - and microelements are regulated relative to the energy of polluting organic compounds, and the process of biological disposal is carried out in the mode of increasing the final biomass of the mentioned microorganisms. To do this, provide the total content in the processed medium of nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium, sulfur in the range (1-8) · 10 -3 kg per 1 MJ of energy of organic compounds, taking into account their presence in the medium, the total quantitative content of iron, zinc, manganese , molybdenum, cobalt, boron - in the range of 1.1-10 -7 -1 · 10 -5 kg per 1 MJ of energy of organic compounds, taking into account their presence in the environment. By controlling the process, the concentration of polluting organic compounds is reduced to the MPC level, after which the accumulated biomass is used as a valuable biological product, namely, it is either left in the processed medium and used as fertilizer, or it is isolated and used as biotechnological raw material or as a multipurpose substrate for growing microorganisms producing useful products.

Как указано выше, под упомянутым энергетическим потенциалом загрязнителей понимается количество энергии, выделяемой при их полном окислении в атмосфере кислорода, т.е. при переводе углерода в СО2, водорода в H2O, серы в SO4 и т.д.As indicated above, the aforementioned energy potential of pollutants refers to the amount of energy released when they are completely oxidized in an oxygen atmosphere, i.e. when converting carbon to CO 2 , hydrogen to H 2 O, sulfur to SO 4 , etc.

Способ по изобретению состоит из следующих этапов: а) селектирование микроорганизмов; b) внесение их в перерабатываемую среду; с) внесение веществ-активаторов; d) создание условий, оптимальных для выращивания биомассы микроорганизмов; е) использование полученной биомассы.The method according to the invention consists of the following steps: a) selection of microorganisms; b) their introduction into the processed environment; c) introduction of activating substances; d) creating optimal conditions for growing biomass of microorganisms; e) use of the resulting biomass.

Признаки изобретения, общие с прототипом:Features of the invention common to the prototype:

- для селекции используют аборигенные микроорганизмы;- indigenous microorganisms are used for selection;

- при селекции микроорганизмов выделяют консорциум, способный интенсивно утилизировать целевые (имеющиеся в наличии) органические соединения;- when selecting microorganisms, a consortium is distinguished that can intensively utilize the target (available) organic compounds;

- микроорганизмы вносят в перерабатываемую среду в количестве 0,001 до 30 кг/м3;- microorganisms contribute to the processed medium in an amount of 0.001 to 30 kg / m 3 ;

- в качестве активирующих добавок используют азот, фосфор, калий, магний и серу;- nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium and sulfur are used as activating additives;

- корректируют физико-химические показатели среды, в которой работают микроорганизмы.- adjust the physico-chemical parameters of the environment in which microorganisms work.

При решении технической задачи обеспечивают режим прироста биомассы вплоть до момента окончания процесса утилизации. Для этого используют существенные признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа:When solving the technical problem, they provide a mode of biomass growth up to the moment of utilization process termination. To do this, use the essential features that distinguish the claimed invention from the prototype:

- микроорганизмы дополнительно селектируют по признаку скорости синтеза биомассы и выделяют наиболее продуктивный консорциум;- microorganisms additionally select on the basis of the rate of biomass synthesis and select the most productive consortium;

- количественное содержание макро- и микроэлементов увязывают с энергетическим потенциалом перерабатываемых органических соединений;- the quantitative content of macro- and microelements is linked to the energy potential of the processed organic compounds;

- макроэлементы добавляют из расчета (1-8)·10-3 кг на 1 МДж энергии загрязняющих органических соединений;- macrocells are added at the rate of (1-8) · 10 -3 kg per 1 MJ of energy of polluting organic compounds;

- микроэлементы добавляют из расчета 1,1·10-7-1·10-5 кг на 1 МДж энергии загрязняющих органических соединений;- trace elements are added at the rate of 1.1 · 10 -7 -1 · 10 -5 kg per 1 MJ of energy of polluting organic compounds;

- накопленную биомассу микроорганизмов-утилизаторов используют в качестве биотехнологического продукта.- the accumulated biomass of utilizing microorganisms is used as a biotechnological product.

Данные об энергетическом потенциале загрязнителей, необходимые для расчета количества добавок в заявленных пределах, содержатся в химических справочниках (см., например, «Краткий химический справочник» под ред. В.А.Рабиновича. Изд-во «Химия». Л., 1977).Data on the energy potential of pollutants needed to calculate the amount of additives within the stated limits are contained in chemical reference books (see, for example, “Brief Chemical Reference Book” edited by V. A. Rabinovich. Publishing House “Chemistry.” L., 1977 )

Перечисленные условия необходимы и достаточны для непрерывного увеличения биомассы микроорганизмов-утилизаторов от момента внесения до момента утилизации загрязняющих органических соединений. Однако применительно к конкретным техническим задачам некоторые признаки могут быть конкретизированы.The above conditions are necessary and sufficient for the continuous increase in the biomass of utilizing microorganisms from the moment of introduction to the moment of disposal of polluting organic compounds. However, in relation to specific technical problems, some features may be specified.

В частности, при утилизации загрязнений до уровня ПДК наращивание биомассы более эффективно при выполнении следующих условий:In particular, when utilizing pollution to the MPC level, biomass accumulation is more effective if the following conditions are met:

- при соотношении макроэлементов в пределах N:Р:К:Mg:S=(6-14):(1-3):(1-3):(0,01-0,1):(0,05-0,2);- when the ratio of macronutrients is within the limits of N: P: K: Mg: S = (6-14) :( 1-3) :( 1-3) :( 0.01-0.1) :( 0.05-0 , 2);

- при соотношении микроэлементов в пределах Fe:Zn:Mn:Mo:Co:В=(1-5):(0,1-2,2):(0,1-2,4):(0,1-0,6):(0,01-0,4):(0,01-0,3);- when the ratio of trace elements within Fe: Zn: Mn: Mo: Co: B = (1-5) :( 0.1-2.2) :( 0.1-2.4) :( 0.1-0 6) :( 0.01-0.4) :( 0.01-0.3);

- при содержании кислорода в среде в пределах от 2·10-3 до 1,4 кг/м3;- when the oxygen content in the medium is in the range from 2 · 10 -3 to 1.4 kg / m 3 ;

- при концентрации солей щелочных и щелочноземельных металлов в перерабатываемой среде не выше 380 кг/м3;- when the concentration of salts of alkali and alkaline earth metals in the processed medium is not higher than 380 kg / m 3 ;

- при концентрации солей тяжелых металлов в перерабатываемой среде не выше 180 кг/м3;- when the concentration of salts of heavy metals in the processed medium is not higher than 180 kg / m 3 ;

- в ряде случаев концентрацию солей тяжелых металлов до требуемого уровня можно понизить методом электролиза;- in some cases, the concentration of salts of heavy metals to the desired level can be reduced by electrolysis;

- если продукты электролиза ингибируют процесс размножения микроорганизмов, электроды можно изолировать мембранами;- if the electrolysis products inhibit the process of reproduction of microorganisms, the electrodes can be isolated by membranes;

- если концентрация органических соединений слишком велика (например, отходы химпроизводства), для удобства можно добавить нейтральный наполнитель (например, песок).- if the concentration of organic compounds is too high (for example, chemical waste), a neutral filler (for example, sand) can be added for convenience.

Полученная биомасса микроорганизмов-утилизаторов может быть использована, в частности, для выделения тяжелых металлов, получения биогаза, рибофлавина, лизина, связанного азота, средств защиты растений. Кроме того, биомасса может быть оставлена в почве в качестве азотного или иного удобрения и микроэлементов, а также выделена и использована в качестве источника питания для многоклеточных организмов и животных или сожжена в целях консервации углерода.The obtained biomass of utilizing microorganisms can be used, in particular, for the isolation of heavy metals, the production of biogas, riboflavin, lysine, bound nitrogen, and plant protection products. In addition, biomass can be left in the soil as nitrogen or other fertilizers and trace elements, as well as isolated and used as a food source for multicellular organisms and animals, or burned to conserve carbon.

Селекцию аборигенных микроорганизмов после взятия проб проводят в три этапа следующим образом. На первом этапе на твердых средах выделяют микроорганизмы, способные усваивать перерабатываемые органические соединения. Такие виды всегда присутствуют в загрязненной среде. На втором этапе из выделенной колонии микроорганизмов на твердых средах проводят засев для периодического культивирования. Питательную среду готовят в лабораторных условиях, используя утилизируемые органические соединения и активирующие минеральные компоненты. Для дальнейшей работы оставляют только те виды, которые дают наибольший прирост биомассы в пересчете на 1 МДж энергии органических соединений, для чего проводят селекцию по двум показателям: по скорости размножения и по продуктивности биомассы. Последний показатель зависит от жизнестойкости вида и условий среды обитания. Селекцию проводят с применением проточной системы культивирования, работающей в режиме хемостата. Ферментёр хемостата засевают культурами, выделенными на втором этапе. Ступенчато повышая скорость протока питательной среды и контролируя концентрацию организмов, выделяют культуры, совмещающие высокую скорость размножения с высокой биопродуктивностью. Непригодные для решения поставленной задачи микроорганизмы вымываются их системы. В результате селекции получают уникальный для решаемой задачи консорциум, который размножают в требуемом количестве.The selection of indigenous microorganisms after sampling is carried out in three stages as follows. At the first stage, microorganisms that are capable of assimilating processed organic compounds are isolated on solid media. Such species are always present in a polluted environment. At the second stage, from a selected colony of microorganisms on solid media, inoculation is carried out for periodic cultivation. The nutrient medium is prepared in the laboratory using recyclable organic compounds and activating mineral components. For further work, only those species that give the greatest biomass increase in terms of 1 MJ of energy of organic compounds are left, for which selection is carried out according to two indicators: according to the rate of reproduction and productivity of the biomass. The latter indicator depends on the viability of the species and environmental conditions. Selection is carried out using a flow-through cultivation system operating in a chemostat mode. The chemostat fermenter is seeded with cultures isolated in the second step. Gradually increasing the flow rate of the nutrient medium and controlling the concentration of organisms, isolate cultures that combine a high reproduction rate with high bio-productivity. Microorganisms unsuitable for solving the problem are washed out of their system. As a result of selection, a consortium unique to the problem being solved is obtained, which is propagated in the required quantity.

На практике по мере включения микро- и макроэлементов в биомассу за время t происходит неуклонное снижение концентрации активирующих добавок как обязательных строительных компонентов для прироста биологической массы m. В силу этого показатель dm/dt может стремиться к нулю или принимать отрицательное значение, как это происходит в способе-прототипе. На основе закономерностей процессов метаболизма и микробиологических экспериментов нами определены и введены в формулу изобретения диапазоны общего количества добавок и интервалы их относительного содержания, обеспечивающие dm/dt>0 и наибольший выход биомассы. Теоретически на 1 МДж энергии, заключенной в утилизируемом органическом соединении, можно получить на выходе не более 3,4·10-2 кг сухой биомассы. Опытным путем установлено, что при найденных диапазонах кислотности, содержания кислорода и активирующих добавок обеспечивается стабильный выход биомассы микроорганизмов в количестве (1,1-3,4)·10-2 кг/МДж, или 30-100% от возможного в пересчете на абсолютно сухой вес. Часть энергетического потенциала органики в процессе биосинтеза переходит в тепло, часть вещественного потенциала в формы, которые невозможно использовать, а указанный диапазон характеризует эффективность и КПД процесса.In practice, as micro- and macro-elements are included in biomass over time t, a steady decrease in the concentration of activating additives as mandatory building components for an increase in biological mass m occurs. Due to this, the indicator dm / dt may tend to zero or take a negative value, as occurs in the prototype method. Based on the laws of metabolic processes and microbiological experiments, we determined and introduced into the claims the ranges of the total amount of additives and the intervals of their relative content, providing dm / dt> 0 and the highest biomass yield. Theoretically, for 1 MJ of energy contained in the utilized organic compound, no more than 3.4 · 10 -2 kg of dry biomass can be obtained at the output. It has been experimentally established that, with the found ranges of acidity, oxygen content and activating additives, a stable yield of biomass of microorganisms is ensured in the amount of (1.1-3.4) · 10 -2 kg / MJ, or 30-100% of the possible in terms of absolute dry weight. Part of the energy potential of organics in the process of biosynthesis passes into heat, part of the material potential in forms that cannot be used, and the specified range characterizes the efficiency and efficiency of the process.

В силу физико-химических особенностей некоторых органических соединений их утилизация протекает при малой скорости размножения микроорганизмов. При низких значениях удельной скорости прироста биомассы, а именно при времени удвоения числа клеток примерно 70 часов, вещественный и энергетический потенциал веществ расходуется не на накопление биомассы, а на поддержание жизни клеточных организмов, что снижает общий экономический коэффициент по источникам углерода и энергии. Кроме того, в перерабатываемой среде всегда имеются какие-либо ингибирующие факторы, которые следует устранить или скорректировать, поэтому для грамотного использования способа необходимо учитывать общие сведения по микробиологии. Для повышения конечного выхода биомассы среду оптимизируют по таким показателям, как содержание макро- и микроэлементов на единицу энергетического потенциала органики, концентрация солей щелочных, щелочноземельных и тяжелых металлов, массовое содержание кислорода, кислотность. Опытным путем нами установлено, что для быстрого и стабильного прироста биомассы необходимо поддерживать содержание кислорода в реакционной зоне от 2-10-3 до 1,4 кг/м3 при кислотности рН 5-7,5. Источники макро- имикроэлементов могут быть не только внешние, но и внутренние. При внесении активирующих добавок в указанных выше количествах и соотношениях обязателен учет их содержания в перерабатываемой среде. Температуру выбирают выше нуля, преимущественно 15-35°С. При отклонении от указанных параметров биохимический состав произведенной биомассы становится обедненным, несбалансированным, и для использования ее в качестве универсального субстрата требуется дополнительная коррекция, что снижает экономический эффект от применения способа.Due to the physicochemical characteristics of some organic compounds, their disposal occurs at a low rate of reproduction of microorganisms. At low values of the specific rate of biomass growth, namely, when the number of cells doubles for about 70 hours, the material and energy potential of substances is not spent on biomass accumulation, but on maintaining the life of cellular organisms, which reduces the overall economic coefficient for carbon and energy sources. In addition, in the processed medium there are always any inhibitory factors that should be eliminated or adjusted, therefore, for the proper use of the method, it is necessary to take into account general information on microbiology. To increase the final biomass yield, the medium is optimized according to such indicators as the content of macro- and microelements per unit energy potential of the organic matter, the concentration of salts of alkali, alkaline earth and heavy metals, mass oxygen content, and acidity. We have experimentally established that for a fast and stable increase in biomass it is necessary to maintain the oxygen content in the reaction zone from 2-10 -3 to 1.4 kg / m 3 at an acidity of pH 5-7.5. Sources of macro-micronutrients can be not only external, but also internal. When activating additives are added in the amounts and ratios indicated above, account must be taken of their content in the processed medium. The temperature is chosen above zero, mainly 15-35 ° C. If you deviate from these parameters, the biochemical composition of the produced biomass becomes depleted, unbalanced, and to use it as a universal substrate, additional correction is required, which reduces the economic effect of the application of the method.

Способ осуществляют следующим образом:The method is as follows:

а) культивируют требуемый консорциум микроорганизмов-утилизаторов; b) вносят его в перерабатываемую среду; с) вносят активирующие добавки в количестве, обусловленном энергетическим потенциалом перерабатываемой органики; d) корректируют физико-химические характеристики среды; е) выращивают микроорганизмы в режиме накопления биомассы. Процесс завершают при снижении концентрации органических соединений до уровня ПДК. Дальнейший прирост биомассы незначителен, и через определенное время биомасса начинает уменьшаться. В этот момент микроорганизмы-утилизаторы могут быть выделены из очищаемой среды. Использование такого показателя, как удельный энергетический потенциал органических соединений в МДж/кг позволяет дозировать требуемое количество активирующих добавок и рассчитать валовый выход биомассы. Для выделения биомассы микроорганизмов из жидкой среды используют следующие способы. а) Выделение методом центрифугирования. Очищенный объем жидкости подвергается центрифугированию при 5000-6000g в течение 10-15 минут. Выделяется 90-95% биомассы. б) Выделение методом флотации. Подбирается флотирующий агент, смачивающий поверхность клеток. После продувки воздухом биомасса концентрируется в образовавшейся пене. в) Выделение методом электрофореза. Если клетки микроорганизмов имеют электрический заряд, то при создании электрического потенциала, достаточного для перемещения микроорганизмов, биомасса концентрируется у электрода соответствующей полярности. г) Выделение методом осаждения с использованием гелеобразующих веществ. Способ применяется, в частности, для очистки питьевой воды от взвешенных частиц. В среду, содержащую микроорганизмы, добавляют Al2(SO4)3 в дозах 10-2 - 1 кг на 1 м3. Образуется студенистый осадок, увлекающий микроорганизмы на дно. д) Выделение методом изменения градиента плотности. Сырая биомасса имеет удельный вес 1,05-1,10 т/м3. При увеличении плотности вмещающей среды за счет добавления растворимых солей биомасса всплывает и собирается в плавающем слое. е) Выделение методом фильтрования. Для отделения биомассы от очищаемой среды используют бактериальные фильтры.a) cultivate the required consortium of utilizing microorganisms; b) introduce it into the processed medium; c) make activating additives in an amount determined by the energy potential of the processed organics; d) adjust the physicochemical characteristics of the medium; f) microorganisms are grown in the biomass accumulation mode. The process is completed with a decrease in the concentration of organic compounds to the MPC level. A further increase in biomass is negligible, and after a certain time, the biomass begins to decrease. At this point, utilizing microorganisms can be isolated from the medium being cleaned. The use of such an indicator as the specific energy potential of organic compounds in MJ / kg makes it possible to dose the required amount of activating additives and calculate the gross yield of biomass. The following methods are used to isolate the biomass of microorganisms from a liquid medium. a) Isolation by centrifugation. The purified volume of fluid is centrifuged at 5000-6000g for 10-15 minutes. 90-95% of biomass is released. b) Isolation by flotation. A flotation agent that moistens the surface of the cells is selected. After air purging, the biomass is concentrated in the resulting foam. c) Isolation by electrophoresis. If the cells of microorganisms have an electric charge, then when creating an electric potential sufficient to move microorganisms, the biomass is concentrated at the electrode of the corresponding polarity. d) Isolation by precipitation using gelling agents. The method is used, in particular, for the purification of drinking water from suspended particles. Al 2 (SO 4 ) 3 is added to the medium containing microorganisms in doses of 10 -2 - 1 kg per 1 m 3 . A gelatinous precipitate forms, which carries microorganisms to the bottom. d) Isolation by the method of changing the density gradient. Raw biomass has a specific gravity of 1.05-1.10 t / m 3 . As the density of the surrounding medium increases due to the addition of soluble salts, the biomass floats and collects in a floating layer. f) Isolation by filtration. Bacterial filters are used to separate biomass from the medium being cleaned.

Для выделения микроорганизмов из твердой среды (почва, грунт, наполнитель) ее разжижают водой до текучего состояния, осаждают минеральные компоненты, затем применяют один из вышеперечисленных методов или их сочетание.To isolate microorganisms from a solid medium (soil, soil, filler), it is diluted with water to a fluid state, mineral components are precipitated, then one of the above methods or a combination thereof is used.

Пример 1 поясняет порядок учета энергетического потенциала при расчете количества активирующих добавок и выхода биомассы. Имеется 4 т смеси органических соединений: ацетон, дизельное топливо, изоамилацетат, толуол, по 1 т массы каждого. В справочниках находим суммарную величину энергетического потенциала перечисленных компонентов (103 МДж): ацетон 31,5; дизельное топливо 44; изоамилацетат 33,5; толуол 42,5. Всего 151,5·103 МДж. Согласно изобретению, масса макродобавок составит от 151,5·103 МДж · (1·10-3) кг/МДж до 151,5·103 МДж · (8·10-3) кг/МДж, или от 0,151 до 1,21 т, масса микроэлементов незначительна. Теоретически всю массу органики и добавок (4 т + 1,21 т) можно перевести в биомассу микроорганизмов. В данном примере выход сухой биомассы с учетом потерь составит 151,5·(1,1·10-2-3,4·10-2) т или от 1,67 до 5,15 тонн. При ином количестве активирующих добавок или их отсутствии процесс нестабилен, выход биомассы меньше расчетного, КПД способа низок.Example 1 illustrates the procedure for taking into account the energy potential when calculating the amount of activating additives and biomass yield. There are 4 tons of a mixture of organic compounds: acetone, diesel, isoamyl acetate, toluene, 1 ton each. In the directories we find the total value of the energy potential of the listed components (10 3 MJ): acetone 31.5; diesel fuel 44; isoamyl acetate 33.5; toluene 42.5. Only 151.5 · 10 3 MJ. According to the invention, the mass of macroadditives will be from 151.5 · 10 3 MJ · (1 · 10 -3 ) kg / MJ to 151.5 · 10 3 MJ · (8 · 10 -3 ) kg / MJ, or from 0.151 to 1 , 21 t, trace mineral mass is negligible. Theoretically, the entire mass of organics and additives (4 t + 1.21 t) can be transferred to the biomass of microorganisms. In this example, the yield of dry biomass, taking into account losses, will be 151.5 · (1.1 · 10 -2 -3.4 · 10 -2 ) t, or from 1.67 to 5.15 tons. With a different amount of activating additives or their absence, the process is unstable, the biomass yield is less than the calculated one, the efficiency of the method is low.

Следующий пример демонстрирует обеспечение биологической доступности энергетического и вещественного потенциала утилизируемых органических соединений для микроорганизмов-продуцентов полезного продукта.The following example demonstrates the bioavailability of the energy and material potential of utilized organic compounds for microorganisms producing a useful product.

Пример 2. Требуется получить средство защиты растений (предпосевного обеззараживания семян зерновых культур) на базе грибов Trichoderma harzianum. Имеется водный раствор общим объемом 5 м3 с произвольным содержанием загрязняющих соединений (кг/м3): фенол 1,3; диоксан 0,6; анилин 0,4; тиофен 0,21. Представители вида Т.harzianum не способны усваивать перечисленные вещества. По этой причине согласно изобретению применяют консорциум микроорганизмов-утилизаторов, способный усваивать данные вещества, а их биомассу используют для производства полезного продукта.Example 2. It is required to obtain a plant protection product (presowing disinfection of seeds of grain crops) based on Trichoderma harzianum mushrooms. There is an aqueous solution with a total volume of 5 m 3 with an arbitrary content of polluting compounds (kg / m 3 ): phenol 1.3; dioxane 0.6; aniline 0.4; thiophene 0.21. Representatives of the species T. harzianum are not able to absorb the listed substances. For this reason, according to the invention, a consortium of utilizing microorganisms is used, capable of assimilating these substances, and their biomass is used to produce a useful product.

Решение: на первом этапе к водной смеси добавлены селектированные микроорганизмы-утилизаторы, минеральные соли NH4NO3, (NH4)2HPO4, KCl, Na2SO4, MgCl2 и микроэлементы в расчетном количестве. Выросшая на смеси органических соединений биомасса выделена из среды при помощи центрифуги. Поскольку грибы вида T.harzianum обладают высокой ферментативной активностью и способны усваивать биополимеры, то можно ограничиться поверхностной дезинтеграцией микроорганизмов-утилизаторов с разрушением клеточных оболочек. Влажную биомассу с содержанием воды 70 % подвергали тепловой обработке в автоклаве при 110°С в течение 1 часа. Биомасса, подвергнутая термодеструкции, разбавлялась стерильной водой в отношении 1:9. После внесения инокулята в дозе 0,5 г на 1 литр субстрата проводили выращивание T.harzianum в условиях глубинной аэрации 100 литров воздуха на 1 литр среды в час при температуре 25°С и рН 6,5. Процесс продолжается 120 часов. Анализ показал, что субстрат из биомассы утилизаторов содержит весь набор источников питания, необходимых для размножения грибов вида T.harzianum и не нуждается во внесении каких-либо дополнительных веществ.Solution: at the first stage, selected utilizing microorganisms, mineral salts NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , KCl, Na 2 SO 4 , MgCl 2 and trace elements in the calculated amount were added to the water mixture. The biomass grown on a mixture of organic compounds was isolated from the medium using a centrifuge. Since fungi of the T. harzianum species have high enzymatic activity and are capable of assimilating biopolymers, one can limit oneself to the surface disintegration of utilizing microorganisms with destruction of cell membranes. Wet biomass with a water content of 70% was subjected to heat treatment in an autoclave at 110 ° C for 1 hour. The thermally degraded biomass was diluted with sterile water in a ratio of 1: 9. After introducing the inoculum at a dose of 0.5 g per 1 liter of substrate, T. harzianum was grown under conditions of deep aeration of 100 liters of air per 1 liter of medium per hour at a temperature of 25 ° C and a pH of 6.5. The process lasts 120 hours. The analysis showed that the substrate from the biomass of utilizers contains the entire set of food sources necessary for the propagation of fungi of the species T. harzianum and does not need to introduce any additional substances.

Следующий пример характеризует подход, при котором часть полезных продуктов выделяется, а часть используется в переработанной среде.The following example describes an approach in which some useful products are highlighted and some are used in a recycled environment.

Пример 3. Поставлена задача получить полезные продукты при очистке почвы от отходов нефтехимического производства. Загрязнения представлены сульфатокислотами, углеводородами и толуолом в отношении (кг/т) 16:11:0,1. Решение: смесь органических соединений подвергают утилизации по описанной выше схеме с участием микроорганизмов-мезофилов. После снижения концентрации загрязнителей до уровня ПДК слой почвы, насыщенный микроорганизмами, обрабатывают в анаэробных условиях, например, в емкости. Микроорганизмы-мезофиллы, выступавшие в роли утилизаторов, подвергают ферментативному лизису при температуре 50-60°С, вносят термофильные метанобразующие микроорганизмы, полученные продукты лизиса становятся объектом метанового брожения. Отходящие газы состоят на 90-95 % из метана, углекислого газа и азота. Полученный биогаз может быть использован в виде топлива или для органического синтеза. Образующийся твердый остаток является источником азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов и может быть использован в качестве органического удобрения для увеличения плодородия почвы.Example 3. The task is to obtain useful products when cleaning the soil from petrochemical production wastes. Pollution is represented by sulfate acids, hydrocarbons and toluene in the ratio (kg / t) 16: 11: 0.1. Solution: a mixture of organic compounds is recycled as described above with the participation of mesophilic microorganisms. After reducing the concentration of pollutants to the MPC level, a soil layer saturated with microorganisms is treated under anaerobic conditions, for example, in a tank. Mesophyllum microorganisms acting as utilizers are subjected to enzymatic lysis at a temperature of 50-60 ° C, thermophilic methane-forming microorganisms are introduced, and the obtained lysis products become the subject of methane fermentation. Waste gases consist of 90-95% of methane, carbon dioxide and nitrogen. The resulting biogas can be used as fuel or for organic synthesis. The resulting solid residue is a source of nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium and trace elements and can be used as organic fertilizer to increase soil fertility.

Пример 4 показывает, как без применения дорогостоящего оборудования накапливать рабочий объем микроорганизмов для утилизации больших объемов загрязняющих органических соединений или отходов. Для выполнения крупномасштабной работы - очистки от загрязнителей площадки 18 га - требуется большое количество микробиологической культуры. Территория загрязнена нефтью - 120 кг на 1 т грунта, а также буровыми отходами. Состав буровых отходов: сайпан, габройл, карбоксиметилоцеллюлоза, полипак, суперфлюс, экопак, прасстол, клеар. Общее содержание перечисленных соединений 1,6 кг на 1 т грунта. Грунт также загрязнен пластовыми водами с содержанием солей 18 кг на 1 т грунта. Решение: в лабораторных условиях получен консорциум, способный утилизировать нефть и буровые присадки при указанном уровне засоленности. Методом периодического культивирования за 8 суток выращено 1 кг культуры. Затем на месте проведения работ подготовлена микробиологическая плантация в виде грунтовых грядок и созданы условия для размножения микроорганизмов в грунте на плантации. Грядки в определенном режиме поливают культурой, минеральными удобрениями, нефтью, раствором буровых присадок, пластовой водой. Процесс отслеживают количественно с применением аналитического оборудования. Время удвоения биомассы составило 8-12 часов. Через 4 суток получена смесь с концентрацией микроорганизмов 50 кг/м3, т.е. в 20 м3 грунта содержится более 1000 кг биомассы, что достаточно для выполнения работ по очистке территории.Example 4 shows how, without the use of expensive equipment, to accumulate the working volume of microorganisms for the disposal of large volumes of polluting organic compounds or waste. To carry out large-scale work - cleaning the area of 18 hectares from pollutants - a large amount of microbiological culture is required. The territory is contaminated with oil - 120 kg per 1 ton of soil, as well as drilling waste. Composition of drilling waste: saipan, gabroyl, carboxymethyl cellulose, polypac, superflux, ecopack, prasstol, clear. The total content of these compounds is 1.6 kg per 1 ton of soil. The soil is also contaminated with produced water with a salt content of 18 kg per 1 ton of soil. Solution: in the laboratory, a consortium was obtained that can utilize oil and drilling additives at a specified salinity level. By the method of periodic cultivation for 8 days, 1 kg of culture was grown. Then, a microbiological plantation in the form of soil beds was prepared at the place of work and conditions were created for the propagation of microorganisms in the soil on the plantation. The beds in a certain mode are watered with culture, mineral fertilizers, oil, a solution of drilling additives, formation water. The process is quantified using analytical equipment. The biomass doubling time was 8-12 hours. After 4 days, a mixture was obtained with a concentration of microorganisms of 50 kg / m 3 , i.e. 20 m 3 of soil contains more than 1000 kg of biomass, which is enough to carry out cleaning work on the territory.

Примеры 5-9 характеризуют получение различных полезных продуктов из одной смеси органических соединений.Examples 5-9 characterize the preparation of various useful products from a single mixture of organic compounds.

Пример 5. Получение связанного азота. В опыте использована жидкая смесь произвольных органических соединений: в 1 м3 воды содержатся изоамилацетат 1,6 кг; фуран 0,23 кг; резорцин 0,18 кг; толуол 0,11 кг; дизельное топливо 0,09 кг. В смесь вносят селектированные микроорганизмы - азотфиксаторы, усваивающие эти вещества, в дозе 0,11 кг/м3. Вносятся также активирующие добавки, не содержащие азота и обеспечивающие физиологический баланс азотфиксаторов: источник фосфора - NaH2PO4, источник калия - KCl, источник магния - MgCl2, источник серы - Na2SO4, микроэлементы Fe, Zn, Mn, Mo, В, Co в соотношениях признаков изобретения. Процесс утилизации загрязнителей до уровня ПДК протекает в условиях аэрации кислородсодержащим газом при рН 5,8-7,2. В итоге получается нетоксичный раствор, содержащий большое количество связанного азота, находящегося как в растворенном виде, так и входящего в белково-нуклеиновый комплекс клеток. После дезинтеграции биомассы она может быть использована как азотсодержащий источник питательных элементов, например, при гидропонном выращивании растений.Example 5. Obtaining bound nitrogen. A liquid mixture of arbitrary organic compounds was used in the experiment: 1.6 kg of isoamyl acetate is contained in 1 m 3 of water; furan 0.23 kg; resorcinol 0.18 kg; toluene 0.11 kg; diesel fuel 0.09 kg. Selected microorganisms are introduced into the mixture — nitrogen fixers that absorb these substances in a dose of 0.11 kg / m 3 . Activating additives are also added that do not contain nitrogen and ensure the physiological balance of nitrogen fixers: a source of phosphorus - NaH 2 PO 4 , a source of potassium - KCl, a source of magnesium - MgCl 2 , a source of sulfur - Na 2 SO 4 , trace elements Fe, Zn, Mn, Mo, In, Co in the ratio of the features of the invention. The process of utilization of pollutants to the MPC level occurs under conditions of aeration with an oxygen-containing gas at a pH of 5.8-7.2. The result is a non-toxic solution containing a large amount of bound nitrogen, both in dissolved form and in the protein-nucleic complex of cells. After biomass disintegration, it can be used as a nitrogen-containing source of nutrients, for example, during hydroponic plant cultivation.

Пример 6. Получение лизина. В водную систему вносят консорциум микроорганизмов, селектированный на указанных в примере 5 органических соединениях, в дозе 0,2 кг/м3. Вводятся источники N, Р, К, Mg, S. Выращенную биомассу отделяют от культуральной жидкости. После кислотного гидролиза и нейтрализации избытка кислоты проводят посев культуры, являющейся продуцентом лизина, например Brevibacterium flavum. Поскольку микроорганизмы вида Brevibacterium flavum обладают недостаточной литической активностью, проводят такую дезинтеграцию, при которой достигается деполимеризация биополимеров до уровня моно- и олигомеров, после чего питательная среда становится легкодоступной для микроорганизмов - продуцентов лизина. Применение микробной биомассы в качестве субстрата выгодно в том отношении, что в питательную среду не нужно вносить макро- и микроэлементы и факторы роста, в данном случае биотин, так как они в достаточном количестве содержатся в продуктах гидролиза.Example 6. Obtaining lysine. A consortium of microorganisms, selected on the organic compounds indicated in Example 5, is introduced into the water system at a dose of 0.2 kg / m 3 . The sources N, P, K, Mg, S are introduced. The grown biomass is separated from the culture fluid. After acid hydrolysis and neutralization of the excess acid, a culture is cultured that produces lysine, for example Brevibacterium flavum. Since microorganisms of the Brevibacterium flavum species have insufficient lytic activity, they carry out such disintegration that depolymerization of biopolymers to the level of mono- and oligomers is achieved, after which the nutrient medium becomes readily available to microorganisms producing lysine. The use of microbial biomass as a substrate is advantageous in that it is not necessary to introduce macro- and microelements and growth factors, in this case biotin, into the nutrient medium, since they are contained in sufficient quantities in hydrolysis products.

Пример 7. Получение рибофлавина - витамина В2. Выращенную по примеру 5 биомассу микроорганизмов-утилизаторов подвергают температурной деструкции при автоклавировании. Полученный субстрат засевают продуцентом рибофлавина, например Bacillus subtilis. Процесс накопления рибофлавина протекает в известном режиме. В данную систему также нет необходимости вносить факторы роста и минеральные компоненты.Example 7. Obtaining riboflavin - vitamin B 2 . The biomass of utilizing microorganisms grown in Example 5 is subjected to temperature degradation during autoclaving. The resulting substrate is seeded with a producer of riboflavin, for example Bacillus subtilis. The accumulation of riboflavin proceeds in a known manner. In this system, there is also no need to introduce growth factors and mineral components.

Пример 8. Получение биогаза. Выращенная по примеру 5 биомасса помещается в анаэробные условия с температурным оптимумом 50-60°С, где разводится метанобразующая термофильная культура, например Metanospilum. Полученный метан используют, например, как топливо.Example 8. Obtaining biogas. The biomass grown in Example 5 is placed under anaerobic conditions with a temperature optimum of 50-60 ° C, where a methane-forming thermophilic culture, for example, Metanospilum, is bred. The resulting methane is used, for example, as fuel.

Пример 9. Водоем загрязнен смесью органических соединений того же состава, что и в примерах 5-8, однако концентрация веществ в тысячу раз ниже. После биологической утилизации извлечение биомассы микроорганизмов-утилизаторов не выгодно из-за их малой концентрации. По этой причине в водоем внесен зоопланктон. Объектом его питания являются микроорганизмы-утилизаторы, а сам зоопланктон является пищей для личинок беспозвоночных и рыб. Тем самым в очищенном водоеме сформирована схема полезной пищевой цепи.Example 9. The reservoir is contaminated with a mixture of organic compounds of the same composition as in examples 5-8, however, the concentration of substances is a thousand times lower. After biological utilization, the extraction of biomass of utilizing microorganisms is not profitable due to their low concentration. For this reason, zooplankton has been introduced into the reservoir. The object of its nutrition is utilizing microorganisms, and zooplankton itself is food for invertebrate larvae and fish. Thus, in the purified reservoir, a useful food chain is formed.

Из примеров 5-8 видно, что одна и та же смесь органических веществ или ей подобная может выступать в качестве питательного субстрата для получения самых различных биотехнологических продуктов. Возможно и обратное явление - получение из различных источников одинаковых продуктов. Необходимо отметить, что субстрат, полученный из биомассы микроорганизмов-утилизаторов, доступен для переработки и обычными ферментными препаратами, без участия клеточных систем.From examples 5-8 it is seen that the same mixture of organic substances or the like can act as a nutrient substrate for the production of a wide variety of biotechnological products. The reverse phenomenon is also possible - obtaining identical products from various sources. It should be noted that the substrate obtained from the biomass of utilizing microorganisms is available for processing with conventional enzyme preparations, without the participation of cell systems.

Микроорганизмы-азотфиксаторы способны утилизировать почти все органические соединения, за исключением галоидсодержащих. Однако само наличие галоидсодержащих веществ в среде не препятствует процессу азотфиксации. При этом энергетический потенциал загрязняющих органических веществ используется для перевода атмосферного азота в связанную форму, усваиваемую растениями.Nitrogen-fixing microorganisms are able to utilize almost all organic compounds, with the exception of halide-containing ones. However, the presence of halide-containing substances in the medium does not interfere with the nitrogen fixation process. At the same time, the energy potential of polluting organic substances is used to convert atmospheric nitrogen into a bound form assimilated by plants.

Пример 10 поясняет комплексное применение способа для очистки среды с получением полезного продукта и демонстрирует обеспечение биологической доступности загрязняющих органических соединений для растений. Требуется очистить почву, загрязненную органическими веществами, и повысить в ней содержание усваиваемого растениями азота. Пример загрязнений: мета-крезол 0,8 кг; фенол 1,2 кг; нафталин 0,4 кг; ДДТ 0,22 кг на 1 т почвы. Эти загрязнения не содержат азота, а ДДТ является высокотоксичным галоидсодержащим соединением. Решение: селектируют микроорганизмы-азотфиксаторы, усваивающие крезол, фенол и нафталин, и вносят их в очищаемую среду в количестве 4·10-2 кг на 1 т очищаемой почвы. Кроме того, селектируют и вносят в очищаемую среду микроорганизмы-деструкторы ДДТ, в количестве по 2·10-2 кг на 1 т очищаемого грунта. На 1 т грунта добавляют 1 кг суперфосфата, 1 кг хлорида калия, 0,1 кг хлорида магния, 0,1 кг сульфата натрия, 0,01 кг соединений, содержащих Fe, Zn, Mn, Mo, Co, В. В процессе утилизации органических соединений азотфиксаторами на каждый 1 МДж энергии загрязнителей синтезировали 6·10-3 кг связанного азота в пересчете на ион NH4. Поскольку биодеструкция ДДТ протекает поэтапно, с образованием фрагментов, не содержащих галогены, то энергетический потенциал ДДТ частично используется микроорганизмами-азотфиксаторами. В свою очередь азот, образовавшийся в почве, обеспечивает потребность в этом элементе микроорганизмов-деструкторов ДДТ. Однако в данном процессе образуется аммонийная форма азота, которая неустойчива и обладает высокой летучестью. Для фиксации азота в очищаемую среду добавляют нитрофиксатор - биотехнологический штамм, переводящий неустойчивый ион (+NH4) в устойчивый (-NO3). По завершении процесса почва не только очищена, но обогащена источниками связанного азота, доступного для древесно-травяной растительности. Как показали опыты, урожайность зерновых культур увеличилась на 10% в сравнении с контролем, что полностью окупает биотехнологические операции.Example 10 explains the complex application of the method for cleaning the environment to obtain a useful product and demonstrates the provision of bioavailability of polluting organic compounds for plants. It is required to clean the soil contaminated with organic substances and increase the content of nitrogen absorbed by plants in it. Contamination example: meta-cresol 0.8 kg; phenol 1.2 kg; naphthalene 0.4 kg; DDT 0.22 kg per 1 ton of soil. These contaminants do not contain nitrogen, and DDT is a highly toxic halogen-containing compound. Solution: nitrogen-fixing microorganisms that absorb cresol, phenol and naphthalene are selected and introduced into the cleaned medium in the amount of 4 · 10 -2 kg per 1 ton of cleaned soil. In addition, DDT destructive microorganisms are selected and introduced into the medium to be cleaned in an amount of 2 · 10 -2 kg per 1 ton of the soil to be cleaned. For 1 ton of soil add 1 kg of superphosphate, 1 kg of potassium chloride, 0.1 kg of magnesium chloride, 0.1 kg of sodium sulfate, 0.01 kg of compounds containing Fe, Zn, Mn, Mo, Co, B. In the process of disposal organic compounds with nitrogen fixers for each 1 MJ of pollutant energy synthesized 6 · 10 -3 kg of bound nitrogen in terms of NH 4 ion. Since the biodegradation of DDT proceeds in stages, with the formation of fragments that do not contain halogens, the energy potential of DDT is partially used by nitrogen-fixing microorganisms. In turn, the nitrogen formed in the soil provides the need for DDT destructive microorganisms in this element. However, in this process, an ammonium form of nitrogen is formed, which is unstable and has high volatility. To fix nitrogen, a nitrofixer is added to the medium to be cleaned - a biotechnological strain that converts unstable ion (+ NH 4 ) to stable (-NO 3 ). At the end of the process, the soil is not only cleaned, but enriched with sources of bound nitrogen available for woody-grass vegetation. As experiments have shown, the yield of grain crops increased by 10% compared with the control, which fully pays off biotechnological operations.

Примеры 11-13 поясняют организацию полезных пищевых биосхем.Examples 11-13 illustrate the organization of useful food bioshemes.

Пример 11. Обеспечение доступности загрязняющих органических соединений для зоологических объектов. Серая лесная почва загрязнена смесью следующих органических соединений: нафтиламин, пиран, ризоцин, авиационный керосин. Содержание веществ 0,32; 0,46; 2,1; 1,3 кг на 1 тонну почвы соответственно. После микробиологической деструкции в почву, насыщенную биомассой микроорганизмов, запустили дождевых червей, в количестве 1000 особей на 1 м3. Питаясь микроорганизмами, черви размножались и наращивали свою биомассу. Дождевые черви, в свою очередь, поедаются птицами и грызунами. Следовательно, вещественно-энергетический потенциал загрязняющих органических веществ переведен в форму, доступную для зоологических объектов.Example 11. Ensuring the availability of polluting organic compounds for zoological objects. Gray forest soil is contaminated with a mixture of the following organic compounds: naphthylamine, pyran, rhizocine, aviation kerosene. The content of substances is 0.32; 0.46; 2.1; 1.3 kg per 1 ton of soil, respectively. After microbiological destruction into the soil saturated with the biomass of microorganisms, earthworms were launched, in the amount of 1000 individuals per 1 m 3 . Feeding on microorganisms, the worms multiplied and increased their biomass. Earthworms, in turn, are eaten by birds and rodents. Consequently, the material and energy potential of polluting organic substances is converted into a form accessible to zoological objects.

Пример 12. Формирование видового состава в экологических системах. Почва загрязнена, например, мазутом, о-ксилолом и фенолом. Концентрация загрязнений по 0,8 кг на 1 тонну грунта. Согласно признакам изобретения внесены микроорганизмы-утилизаторы (в данном случае - клубеньковые азотфиксаторы), макро- и микроэлементы, за исключением источника азота. Территория засеяна смесью семян растений, относящихся к злакам, крестоцветным и бобовым. Так как клубеньковые азотфиксаторы в основном концентрируются на корневой системе бобовых, это позволило бобовым стать доминирующими растениями в данной экологической системе. В данном частном случае микроорганизмы-утилизаторы преобразуют загрязняющие органические соединения в источник азота для бобовых растений.Example 12. The formation of species composition in ecological systems. The soil is contaminated, for example, with fuel oil, o-xylene and phenol. Concentration of pollutants at 0.8 kg per 1 ton of soil. According to the features of the invention, utilization microorganisms (in this case, nodule nitrogen fixers), macro- and microelements, with the exception of the nitrogen source, are introduced. The territory is seeded with a mixture of seeds of plants related to cereals, cruciferous and legumes. Since nodule nitrogen fixers mainly concentrate on the root system of legumes, this allowed legumes to become dominant plants in this ecological system. In this particular case, utilizing microorganisms convert polluting organic compounds into a nitrogen source for legumes.

Пример 13. Регулирование биоценоза и организация полезной пищевой биосхемы. Вода в двух замкнутых водоемах загрязнена диоксаном, монометиловым эфиром этиленгликоля, бензойной кислотой. Содержание каждого вещества 10-1 кг на 1 м3. Аборигенную микрофлору селектировали описанным выше способом. Утилизацию органических соединений проводили в двух кислородных режимах: в первом водоеме при содержании кислорода 6·10-3 кг на 1 м3, во втором водоеме при содержании кислорода 2·10-2 кг на 1 м3. Утилизация загрязнителей протекает одинаково, однако при различном содержании кислорода в заявленном диапазоне видовой состав вторичных биоценозов различен. При минимальном содержании кислорода формируется пищевая цепочка микроорганизмы - беспозвоночные - амфибии. При умеренном содержании кислорода 2·10-2 кг на 1 м3 его становится достаточно для разведения рыб, поэтому вместо амфибий доминирующими позвоночными в данном биоценозе становятся рыбы.Example 13. Regulation of the biocenosis and the organization of a useful food biochem. Water in two closed reservoirs is polluted with dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, and benzoic acid. The content of each substance is 10 -1 kg per 1 m 3 . The native microflora was selected as described above. Utilization of organic compounds was carried out in two oxygen modes: in the first reservoir with an oxygen content of 6 · 10 -3 kg per 1 m 3 , in the second reservoir with an oxygen content of 2 · 10 -2 kg per 1 m 3 . The utilization of pollutants proceeds identically, however, with different oxygen contents in the declared range, the species composition of secondary biocenoses is different. With a minimum oxygen content, the food chain forms microorganisms - invertebrates - amphibians. With a moderate oxygen content of 2 · 10 -2 kg per 1 m 3 it becomes enough to breed fish, so instead of amphibians, fish become the dominant vertebrates in this biocenosis.

Пример 14. Консервация углерода.Example 14. The conservation of carbon.

Одной из причин глобального потепления является ежегодный выброс в атмосферу нескольких миллиардов тонн двуокиси углерода. Свою долю вносит разложение загрязняющих органических веществ и токсичных отходов. Полезно снижение интенсивности потока СО2 в атмосферу, что достигается консервацией углерода. Для этого биомассу, выращенную на смеси органических соединений по любому из приведенных примеров, подвергают термодеструкции, например нагреву до 600°С. Биомасса разлагается с образованием элементарного углерода (сажа), воды, азота, минеральных солей. Полученный таким способом углерод может храниться бесконечно долго, т.е. консервируется и изымается из оборота СО2 в природе.One reason for global warming is the annual release of several billion tons of carbon dioxide into the atmosphere. The decomposition of polluting organic substances and toxic waste contributes. It is useful to reduce the intensity of the flow of CO 2 into the atmosphere, which is achieved by carbon conservation. For this, biomass grown on a mixture of organic compounds according to any of the above examples is subjected to thermal degradation, for example, heating to 600 ° C. Biomass decomposes to form elemental carbon (soot), water, nitrogen, and mineral salts. The carbon obtained in this way can be stored indefinitely, i.e. canned and removed from the circulation of CO 2 in nature.

Пример 15. Получение биомассы при наличии солей тяжелых металлов. Утилизация органических соединений, например спиртов и альдегидов спиртов алифатического ряда, с одновременным наращиванием органической массы для питательных субстратов иногда затруднена из-за высокой концентрации тяжелых металлов. Содержанием солей тяжелых металлов 180 кг/м3 и выше ингибирует процесс. Использование веществ-осадителей тяжелых металлов не всегда оправдано, так как токсичные объемные осадки включают в себя и часть выращенной биомассы, что приводит к потере ценного биологического сырья. По этой причине целесообразно применить электролиз среды. Электролиз ведут постоянным или пульсирующим током, используя электроды из биологически нейтрального и нерастворимого в воде материала, например угля, графита. Изменяя напряжение тока в цепи, последовательно осаждают тяжелые металлы на катоде, начиная с металла, имеющего наименьший потенциал восстановления. Прирост биомассы может прекратиться, если восстановление приводит к образованию токсичных для микроорганизмов веществ, например хлора, брома и др. В этом случае соответствующий электрод изолируют от основного объема перерабатываемой среды, например заключают электрод в полупроницаемую мембрану.Example 15. Obtaining biomass in the presence of salts of heavy metals. Utilization of organic compounds, such as alcohols and aldehydes of aliphatic alcohols, while increasing the organic mass for nutrient substrates is sometimes difficult due to the high concentration of heavy metals. The content of heavy metal salts of 180 kg / m 3 and higher inhibits the process. The use of heavy metal precipitating agents is not always justified, since toxic bulk sediments include part of the grown biomass, which leads to the loss of valuable biological raw materials. For this reason, it is advisable to use electrolysis of the medium. Electrolysis is carried out by a constant or pulsating current, using electrodes from a biologically neutral and water-insoluble material, such as coal, graphite. By changing the voltage in the circuit, heavy metals are sequentially deposited on the cathode, starting with the metal having the lowest reduction potential. The growth of biomass can stop if the restoration leads to the formation of substances toxic to microorganisms, for example, chlorine, bromine, etc. In this case, the corresponding electrode is isolated from the main volume of the processed medium, for example, the electrode is enclosed in a semipermeable membrane.

При переходе части тяжелых металлов в биомассу микроорганизмов область применения получаемых питательных субстратов ограничена из-за их токсичности. Для очистки биомассы ее подвергают дезинтеграции при температуре кипения. Химически устойчивые комплексы тяжелых металлов с биоорганическими веществами клетки разрушают, проводя дезинтеграцию в кислой среде и переводя тяжелые металлы в водорастворимые соли. Затем нейтрализуют кислоты и электролитическим методом очищают многоцелевой субстрат от тяжелых металлов. Очевидно, при достаточно большом содержании тяжелых металлов заявленный способ экономически оправдан и для получения тяжелых металлов, преимущественно редких.When some heavy metals are transferred to the biomass of microorganisms, the field of application of the resulting nutrient substrates is limited due to their toxicity. To clean biomass, it is disintegrated at boiling point. Chemically stable complexes of heavy metals with bioorganic substances break down cells by disintegration in an acidic environment and converting heavy metals into water-soluble salts. Then the acids are neutralized and the multipurpose substrate is removed from the heavy metals by the electrolytic method. Obviously, with a sufficiently high content of heavy metals, the claimed method is economically justified for the production of heavy metals, mostly rare.

Пример 16. В воде растворены глюкоза, глицерин, этанол по 0,5 кг на 1 м3 с присутствием сульфата меди 5 кг/м3, сульфата цинка 22 кг/м3. Необходимо переработать органические соединения в биомассу, перевести биомассу в субстрат и очистить его от тяжелых металлов. Решение: в емкость помещают микроорганизмы-утилизаторы, активирующие добавки, обеспечивают аэрацию воздухом или кислородом, регулируют кислотность. После завершения утилизация органических соединений до уровня ПДК биомассу микроорганизмов отделяют центрифугированием. К биомассе добавляют 1%-ный раствор серной кислоты в отношении 9 объемов раствора H2SO4 на 1 объем биомассы. Смесь прогревают в течение 30 минут при 100°С, затем кислоту нейтрализуют раствором NaOH до рН 7. Вводят угольные электроды и подают напряжение 2V при силе тока 25А. На катоде осаждаются цинк и медь. После снижения концентрации цинка и меди до уровня ПДК питательный субстрат используют для производства полезного продукта.Example 16. In water, glucose, glycerin, ethanol of 0.5 kg per 1 m 3 with the presence of copper sulfate 5 kg / m 3 , zinc sulfate 22 kg / m 3 are dissolved. It is necessary to process organic compounds into biomass, transfer biomass to a substrate and clean it of heavy metals. Solution: utilization microorganisms, activating additives are placed in the tank, provide aeration with air or oxygen, and regulate acidity. After completion, the disposal of organic compounds to the MPC level, the biomass of microorganisms is separated by centrifugation. To the biomass add 1% solution of sulfuric acid in relation to 9 volumes of a solution of H 2 SO 4 per 1 volume of biomass. The mixture is heated for 30 minutes at 100 ° C, then the acid is neutralized with a NaOH solution to pH 7. Coal electrodes are introduced and a voltage of 2V is applied at a current of 25A. Zinc and copper are deposited at the cathode. After reducing the concentration of zinc and copper to the level of MPC, the nutrient substrate is used to produce a useful product.

Таким образом, для решения технической задачи совмещают два условия: снижение концентрации органических соединений до уровня ПДК и выход максимального количества биомассы. Выращенная на утилизируемых органических соединениях биомасса микроорганизмов-утилизаторов может быть использована, по крайней мере, тремя путями. Во-первых, она может быть оставлена в почве или воде в форме удобряющих компонентов, повышающих ее плодородие или продуктивность. Во-вторых, будучи выделена, биомасса может быть использована в качестве универсального биологического субстрата для жизнедеятельности большинства микроорганизмов-продуцентов. В этом случае организуют биоцикл, в котором массу и энергию загрязнителей трансформируют в биомассу посредников, т.е. микроорганизмов-утилизаторов, которую, в свою очередь, используют для питания микроорганизмов-продуцентов. На выходе получают полезный продукт, например рибофлавин, метан, связанный азот и др. Наконец, биомасса микроорганизмов-утилизаторов пригодна для прямого технологического использования, например для ферментирования, сжигания в целях консервации углерода, выращивания зоопланктона, в форме кормов для животных и пр.Thus, to solve the technical problem, two conditions are combined: a decrease in the concentration of organic compounds to the MPC level and the yield of the maximum amount of biomass. The biomass of utilizing microorganisms grown on utilized organic compounds can be used in at least three ways. Firstly, it can be left in the soil or water in the form of fertilizer components that increase its fertility or productivity. Secondly, once isolated, biomass can be used as a universal biological substrate for the life of most microorganisms producing. In this case, a biocycle is organized in which the mass and energy of pollutants are transformed into the biomass of intermediaries, i.e. microorganisms utilizers, which, in turn, is used to power the microorganisms producing. A useful product is obtained at the output, for example, riboflavin, methane, bound nitrogen, etc. Finally, the biomass of utilizing microorganisms is suitable for direct technological use, for example, for fermentation, burning for carbon conservation, growing zooplankton, in the form of animal feed, etc.

Преимущества способа получения и использования биомассы микроорганизмов по изобретению. В силу своей многофункциональности заявленный способ имеет экономический, экологический и социальный аспекты. Решена задача не просто утилизировать органические соединения в воду, СО2, тепло, как в аналогах и прототипе, но полностью перевести вещественный и энергетический потенциал вредных/бесполезных органических соединений в форму, пригодную для дальнейшего использования. Способ обеспечивает преобразование любых токсичных органических соединений, в том числе при наличии тяжелых металлов, в биомассу микроорганизмов с последующим переводом ее в универсальный субстрат, пригодный для выращивания микроорганизмов-продуцентов. Помимо синтеза полезных биотехнологических продуктов способ позволяет снизить выбросы в атмосферу двуокиси углерода, получить из биомассы тяжелые металлы или биотопливо. Возможен перевод биомассы микроорганизмов в биомассу другой биологической формы, пригодной для питания животных (рыбы, птицы), т.е. способ позволяет сформировать заданные экологические взаимоотношения между биологическими видами, организовать полезные пищевые биосхемы.The advantages of the method for producing and using the biomass of microorganisms according to the invention. Due to its versatility, the claimed method has economic, environmental and social aspects. The problem is solved not only to utilize organic compounds in water, CO 2 , heat, as in the analogues and prototype, but to completely translate the material and energy potential of harmful / useless organic compounds into a form suitable for further use. The method provides the conversion of any toxic organic compounds, including in the presence of heavy metals, into the biomass of microorganisms, followed by its translation into a universal substrate suitable for growing producer microorganisms. In addition to the synthesis of useful biotechnological products, the method allows to reduce carbon dioxide emissions into the atmosphere, to obtain heavy metals or biofuels from biomass. It is possible to transfer the biomass of microorganisms into the biomass of another biological form suitable for feeding animals (fish, birds), i.e. The method allows you to create the desired environmental relationships between species, organize useful food biochemistry.

Источники информацииInformation sources

1. Биотехнология // Под ред. А.А.Балева. М., 1988.1. Biotechnology // Ed. A.A. Baleva. M., 1988.

2. Патент РФ №2067570, опубл. 09.05.1999.2. RF patent No. 2067570, publ. 05/09/1999.

3. Патент РФ №2315670, опубл. 27.01.2008 (прототип).3. RF patent No. 2315670, publ. 01/27/2008 (prototype).

Claims (5)

1. Способ получения биомассы микроорганизмов при биологической утилизации органических соединений в очищаемой среде, включающий определение содержания органических соединений в очищаемой среде, селекцию аборигенных микроорганизмов, выделенных из очищаемой среды, внесение полученного консорциума в очищаемую среду с добавлением макроэлементов: азота, фосфора, калия, магния, серы и микроэлементов: железа, цинка, марганца, молибдена, кобальта, бора и регулирование физико-химических характеристик перерабатываемой среды, отличающийся тем, что селекцию микроорганизмов проводят по признаку наибольшей скорости прироста биомассы, содержание кислорода в очищаемой среде поддерживают от 2·10-3 до 1,4 кг/м3, а рН очищаемой среды поддерживают от 5 до 7,5, причем макро- и микроэлементы вносят с учетом их наличия в очищаемой среде в суммарном количестве (1-8)·10-3 кг для макроэлементов и 1,1·10-7-1·10-5 кг для микроэлементов на 1 МДж полной энергии окисления утилизируемых органических соединений в среде кислорода, при этом при получении биомассы азотофиксирующих микроорганизмов азот не вносят.1. A method of producing biomass of microorganisms in the biological utilization of organic compounds in a cleaned medium, including determining the content of organic compounds in the cleaned medium, selection of native microorganisms isolated from the cleaned medium, introducing the resulting consortium into the cleaned medium with the addition of macroelements: nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium sulfur and trace elements: iron, zinc, manganese, molybdenum, cobalt, boron and regulation of physico-chemical characteristics of the processed medium, characterized in that the selection of microorganisms is carried out on the basis of the highest growth rate of biomass, the oxygen content in the cleaned medium is maintained from 2 · 10 -3 to 1.4 kg / m 3 , and the pH of the cleaned medium is maintained from 5 to 7.5, and macro- and microelements contribute taking into account their presence in the cleaned medium in a total amount of (1-8) · 10 -3 kg for macrocells and 1.1 · 10 -7 -1 · 10 -5 kg for microelements per 1 MJ of the total oxidation energy of utilized organic compounds in the medium oxygen, while receiving biomass of nitrogen-fixing microorganisms, nitrogen is not introduced. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что относительное массовое соотношение упомянутых макроэлементов выбирают в пределах N:P:K:Mg:S=(6-14):(1-3):(1-3):(0,01-0,1):(0,05-0,2), относительное массовое соотношение упомянутых микроэлементов выбирают в пределах Fe:Zn:Mn:Mo:Co:B=(1-5):(0,1-2,2):(0,1-2,4):(0,1-0,6):(0,01-0,4):(0,01-0,3).2. The method according to claim 1, characterized in that the relative mass ratio of said macronutrients is selected within the range of N: P: K: Mg: S = (6-14) :( 1-3) :( 1-3) :( 0 , 01-0.1) :( 0.05-0.2), the relative mass ratio of the mentioned trace elements is chosen within the limits of Fe: Zn: Mn: Mo: Co: B = (1-5) :( 0.1-2 , 2) :( 0.1-2.4) :( 0.1-0.6) :( 0.01-0.4) :( 0.01-0.3). 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что засоленность очищаемой среды солями щелочных и щелочноземельных металлов не выше 380 кг/м3, а засоленность солями тяжелых металлов не выше 180 кг/м3.3. The method according to claim 1, characterized in that the salinity of the medium to be purified with salts of alkali and alkaline earth metals is not higher than 380 kg / m 3 and the salinity of salts of heavy metals is not higher than 180 kg / m 3 . 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что концентрацию солей тяжелых металлов в очищаемой среде снижают электролизом.4. The method according to claim 3, characterized in that the concentration of salts of heavy metals in the cleaned environment is reduced by electrolysis. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что осуществляют защиту микроорганизмов-утилизаторов от продуктов электролиза путем окружения электродов полупроницаемыми мембранами. 5. The method according to claim 4, characterized in that the waste microorganisms are protected from electrolysis products by surrounding the electrodes with semipermeable membranes.
RU2008111411/10A 2008-03-24 2008-03-24 Method of obtaining biomass of microorganisms, with biological recycling of organic compounds in purified medium RU2405636C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008111411/10A RU2405636C2 (en) 2008-03-24 2008-03-24 Method of obtaining biomass of microorganisms, with biological recycling of organic compounds in purified medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008111411/10A RU2405636C2 (en) 2008-03-24 2008-03-24 Method of obtaining biomass of microorganisms, with biological recycling of organic compounds in purified medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008111411A RU2008111411A (en) 2009-09-27
RU2405636C2 true RU2405636C2 (en) 2010-12-10

Family

ID=41169152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008111411/10A RU2405636C2 (en) 2008-03-24 2008-03-24 Method of obtaining biomass of microorganisms, with biological recycling of organic compounds in purified medium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2405636C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2555537C2 (en) * 2013-10-14 2015-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" Method of removing acetone-butyl-alcohol fermentation inhibitors from hydrolysates of lignocellulose material
RU2686829C1 (en) * 2018-01-09 2019-04-30 Общество с ограниченной ответственностью "УТИЛИЗАЦИЯ ПЛАСТМАСС" Method of recycling organic polymer materials and random mixtures thereof
RU2721534C1 (en) * 2019-05-22 2020-05-19 Вячеслав Сергеевич Поляхов Method of water treatment for cultivation of hydrobionts in closed volumes and device implementing thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2555537C2 (en) * 2013-10-14 2015-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" Method of removing acetone-butyl-alcohol fermentation inhibitors from hydrolysates of lignocellulose material
RU2686829C1 (en) * 2018-01-09 2019-04-30 Общество с ограниченной ответственностью "УТИЛИЗАЦИЯ ПЛАСТМАСС" Method of recycling organic polymer materials and random mixtures thereof
RU2721534C1 (en) * 2019-05-22 2020-05-19 Вячеслав Сергеевич Поляхов Method of water treatment for cultivation of hydrobionts in closed volumes and device implementing thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008111411A (en) 2009-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Peter et al. Microalgae for biofuels, wastewater treatment and environmental monitoring
Salama et al. Recent progress in microalgal biomass production coupled with wastewater treatment for biofuel generation
Singh et al. Cyanobacteria: a precious bio-resource in agriculture, ecosystem, and environmental sustainability
Cai et al. Nutrient recovery from wastewater streams by microalgae: status and prospects
Li et al. Nutrients removal and biomass production from anaerobic digested effluent by microalgae: A review
ES2932736T3 (en) Method for using industrial gas containing CO2 for the production of a methane-enriched gas composition
Monfet et al. Defining wastewaters used for cultivation of algae
Unpaprom et al. A newly isolated green alga, Scenedesmus acuminatus, from Thailand with efficient hydrogen production
JP2009536830A (en) New Chlorella species and their use
US20030211594A1 (en) Microalgae for remediation of waste and method of culturing the same
Lavrič et al. Thermal pretreatment and bioaugmentation improve methane yield of microalgal mix produced in thermophilic anaerobic digestate
Muthuraman et al. Highly effective removal of presence of toxic metal concentrations in the wastewater using microalgae and pre-treatment processing
KR101588817B1 (en) Manufacturing method of organic fertilizers using food industrial wastewater sludge
RU2405636C2 (en) Method of obtaining biomass of microorganisms, with biological recycling of organic compounds in purified medium
Tao et al. Microalgae production in human urine: Fundamentals, opportunities, and perspectives
Abdellah et al. Livestock manure composting in cold regions: challenges and solutions
US20240158273A1 (en) Resource-circulation-type and eco-friendly livestock manure treatment method using algal biomass, and system for producing algal biomass used therein
Ardelean et al. The potential of photosynthetic biomass resulted from synthetic wastewater treatment as renewable source of valuable compounds
Torekhanova et al. Study of the possibility of using agricultural wastewater for the accumulation of microalgae biomass.
Singh et al. Microalgae mediated wastewater treatment and its production for biofuels and bioproducts
Yulistyorini et al. Microalgae growth and phosphorus uptake of Chlamydomonas Reinhardtii 11/32C under different inorganic nitrogen sources
Pandey et al. Effectiveness of Algae in Wastewater Treatment systems
Li et al. Machine learning-assisted optimization of food-grade spirulina cultivation in seawater-based media: From laboratory to large-scale production
Ardelean et al. Some biotechnological applications of Cyanobacteria and green microalgae.
Kesaano et al. Applications of algal biofilms for wastewater treatment and bioproduct production

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20191205

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200325

TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL 2-2021