DD278574A1 - Verfahren zum mikrobiellen abbau organischer verbindungen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mikrobiellen Abbau organischer Verbindungen in Fluessigkeiten hoher Alkali- oder Erdalkalichloridbelastung. Die Erfindung kann in Anlagen zur biologischen Abwasserreinigung eingesetzt werden, in denen stark salzhaltige Fluessigkeiten behandelt werden muessen, in denen stark wie sie aus der Salzkohleverarbeitung, der pelzverarbeitenden- oder Lederindustie anfallen. Der neue Bakterienstamm IMET 11333 toleriert dabei NaCl-Konzentrationen bis zu 150 g/l und ermoeglicht dadurch die Behandlung von Abwasserphasen, die bislang nur nach aufwendiger Vorbehandlung mikrobiell gereinigt werden konnten.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein mikrobiologisches Abwasserreinigungsverfahren. Sie kann in herkömmlichen aeroben Fermentationsanlagen angewendet ν vden, wo ein Abbau organischer Verbindungen in stark salzbelasteten Flüssigkeiten erforderlich ist.
Bei den bekannten Verfahren zum Abbau organischer Verbindungen stellt es ein erhebliches Problem dar, wenn die zu reinigenden Flüssigphasen eine hohe Belastung mit Alkali- oder Erdalkalichloriden aufweisen, wie es z. B. mit Abwässern der Salzkohleveredlung, der Lederindustrie oder Pelzverarbeitung der Fall ist. In der Literatur werden Verringerungen der Abbauleistungen der Mikroorganismen bis zu 40% bei NaCI-Gehalten von 2 bis 5 Gew.-% angegeben (G.W. Lawton, C. V. Eggert:
Seewagd and industrial wastes 29 [195711228ff.; H.Ziemann: Acta hydrochim. hydrobiolog. 1 [1973] 257).
Gemäß SU 1175963 wird das Wachstum von Acinetobacter calcoaceticus vollständig inhibiert, wenn der NaCI-Gehdlt des zu behandelnden Abwassers 6,5Gew.-% überschreitet.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, werden in komplexen Abwasserreinigungsanlagen zusätzliche Veifahrensstufen zur Beseitigung anorganischer Salze wie Fällung oder Ionenaustauscher eingebaut, wodurch die Verfahren technologisch und ökonomisch aufwendig werden.
Die Erfindung hat das Ziel, den Abbau organischer Bestandteile, insbesondere niederer Fettsäuren, Kohlehydraten und Eiweißstoffen, in Flüssigkeiten hoher Alkali- oder Erdalkalichloridbelastung auf technologisch einfache Weise und ohne zusätzliche Behandlungsstufen zur Salzreduzierung zu realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bakterienstamm zu selektieren und einzusetzen, der eine hohe Halotoleranz gegenüber NaCi aufweist und der verschiedene Kohlenstoffquellen bei hinreichender Wachstumsgeschwindigkeit verwerten
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Verwendung des neuen halotoleranten Bakterienstammes IMET 11333 in einem aeroben Kultivierungsverfahren gelöst, in dem das zu reinigende Abwasser als Träger der C-Quelle dient.
Das mikrobielle Abbauverfahren wird dabei im Temperaturbereich von 20 bis 45°C, vorzugsweise von 30 bis 30°C und im pH-Bereich von 5 bis 8, vorzugsweise 6,6 bis 7,4 durchgeführt.
Die Salzbelastung kann dabei bis 150g NaCI/l zu behandelnde Flüssigkeit betragen, ohne daß merkliche nachteilige Auswirkungen auf das Biomassewachstum sowie die Abbauleistung gegenüber niederen Fettsäuren wie Essigsäure, PrcprionsiHire oder Buttersäure, Kohlehydraten wie Glucose, Lactose oder Galactose sowie Eiweißen festzustellen sind.
Außer N'.öl toleriert der neue Bakterienstamm auch andere Alkali- oder auch Erdalkalichloride, -carbonate oder -sulfate.
Ammoniumsalze dieser Anionen sind dabei als Alkalisalze anzusehen.
Die Verwendung dos Bakterienstammes erfolgt in einer Weise, wie sie für biologische Abwasserbehandlungen üblich ist. Die Anzucht des Impfmaterials wird zweckmäßigerweise mit reinen C-Quellen begonnen und schrittweise eine Adaptation dor Biomasse an dc.'s zu behandelnde Medium vorgenommen. Das eigentliche Kultivierungsverfahren zum Abbau der organischen Verbindungen kann sowohl diskontinuierlich wie auch kontinuierlich erfolgen; im Falle der kontinuierlichen Prozeßführung ist dabei eine Durchflußrate von maximal 0,14/h einzuhalten.
Der neue Bakterienstarnm wurde in der IMET-Kulturensammlung des Zentralinstitutes für Mikrobiologie und experimontelle Therapie Jena der AdW der OCm iiimciiegt und unter der Nummer IMET 11333 registriert.
Es ist wie folgt zu charakterisieren:
nach Kultivierung in Flüssigkultur mit Acetat:
Form: Stäbchen
Größe: 1,24pm breit; 6,2pm lang
Der Stamm ist gram-negativ
Auf Standard-Agar mit 15% NaCI, 2% Acetat und 0,2% Hefeextrakt werden bei pH 6,9 folgende Kolonien gebildet:
- kreisförmig, halbkugelig, ganzrandig, glänzend, mit einem Durchmesser von 1 bis 1,5μηι.
- buMerartige Konsistenz, feinamorphe Struktur, weiße Farbe
Das Temperaturoptimum liegt bei 380C, wobei das Wachstum auf festen Nährböden nach 8 Tagen beginnt und nach 12 Tagen optimal ist. Der Temperaturbereich für das Wachstum liegt zwischen 20 und 45°C. Der pH-Bereich liegt zwischen 5,8 und 7,8, wobei das pH-Optimum bei 6,9 liegt.
Die Bakterien zeigen gute Assimilationsfähigkeit für folgende Stoffe:
Glucose, Calactose, Glycerin, Lactose, Citrat, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure und Eiweißverbindungen.
Die Bakterienbiomasse weist einen Rohproteingehalt von 58 bis 68% duf.
Durch nachfolgende Beispiele soll die Erfindung näher erläutert werden.
Ausführungsbeispiele
In einem Rührfermentor werden 5I vorgezüchtetes Impfmaterial der Bakterien IMET 11333 mit einer Konzentration von 1,5g/l eingesetzt. Die Temperatur wird auf 34°C, der pH-Wert auf 6,8 eingestellt. Das Medium, welches für 10g BTS/I bilanziert ist, wird mit 86 l/l · h Luft begast. Es erfolgt eine diskontinuierliche Kultivierung bis zum Erreichen der gewünschten Biomassekonzentration von 10g/l. Während des Wachstumsprozesses wird der pH-Wert mit einer 2%igen Schwefelsäure geregelt. Das Nährmedium hatte (für 1 g Biomasse) folgende Zusammensetzung pro Liter:
KH2PO4 35 mg
H3PO4 <85%ig) 0,027 ml
MgSO4 x 5 H2O 25 mg
CuSO4 x 5 H2O 0,78 mg
FeCI2 x 4 H2O 1,20 mg
ZnCI2 0,32 mg
MnSO4 x 4 H2O 1,83 mg
CoSO4 x 7 H2O 0,04 mg
CrCI3 x 6 H2O 0,08 mg
NiSO4 x 7 H2O 0,11 mg
Na2MoO4 χ 2 H2O 0,04 mg
AI2(SO4I3X 18H2O 0,19 mg
H2BO3 1,29 mg
Ca(NO3I2 χ 4 H2O 0,88 mg
CH3COOH (80%ig) 6,12 ml
Der NaCI-Gehalt des Fermentationsmediums betrug 120g/l.
Nährlösung und Schwefelsäure werden dem Fermentationsmedium sukzessive so zugegeben, daß folgende Konzentrationen in der Kulturflüssigkeit eingehalten werden:
P (als Phosphat): 20 bis 150mg/l
N (als Ammoniurnionen): 20 bis 150mg/l.
Die anschließende kontinuierliche Kultivierung erfolgte bei einer Durchflußrate von 0,12/h. Die pH-Regelung erfolgte mit 10%iger NH4OH-Lösung. Die o.g. Grenzen für P und N wurden eingehalten. Unter diesen Bedingungen wurde eine Produktivität von 1,0g/i · h erreicht. Der Abbau der Essigsäure im Medium erfolgt von 25 g/l Ausgangskonzentration auf 0,5g/l.
Die Kultivierung erfolgte wie im Beispiel 1 beschrieben, nur wurde die Essigsäure durch Buttersäure ersetzt. Bei einer Durchflußrate von 0,1/h wurde eine Produktivität von 0,95g/l · herreicht. Der Abbau der Buttersäure erfolgte von 20 g/l Ausgangskonzentration auf 0,8g/l. Der NaCI-Gehalt betrug 50g/l Fermentationsgemisch.
Die Kultivierung erfolgte wie im Beispiel 1 beschrieben, die Essigsäure wurde durch Glucose ersetzt und das Fermentationsmedium wies einen NaCI-Gehalt von 100g/lauf. Die Durchflußrate betrug 0,12/h. Unter diesen Bedingungen wurde eine Produktivität von 0,9g/l · h erreicht. Der Abbau der Glucose von 19g/l Ausgangskonzentration bis auf 1 g/l.
Die Kultivierung erfolgte zur Reduzierung des Fettsäuregehaltes eines Kohleabwassers, welches 4g/l Monophenole, 18g/l Fettsäuren, 1 g/l CO2,0,1 g/l H2S und 20g/l NaCI enthielt. Das Abwasser wurde im Verhältnis 1:2 mit dem in Beispiel 1 genannten Medium gemischt und einer diskontinuierlichen Fermentation bei einer Fermentationsdauer von 20h unterzogen. Der Fettsäuregehalt wurde dabei von 18g/l auf 1 g/l gesenkt.
Ein Abwasser aus der pelzverarbeitenden Industrie, das ausgewaschene Fiweiß und 15g/l NaCI enthielt und einen CSV-Wert von 800mg/l aufwies wurde mit Fermentationsmedium entsprechend Beispiel im Verhältnis 2:1 gemischt und einer diskontinuierlichen Fermentation über 15h unterzogen. Der CSV-Wert konnte dadurch auf 100mg/l gesenkt werden.
Claims (4)
1. Verfahren zum mikrowellen Abbau organischer Verbindungen, insbesondere von niederen Fettsäuren, Kohlehydrate sowie Eiweißen, in Flüssigkeiten hoher Alkali- oder Erdalkalichloridbelastung, durch einen aeroben Kultivierungsprozeß mit Bakterien, gekennzeichnet durch Verwendung des neuen halotoleranten Bakterienstammes IMET 11333.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Halotoleranzobergrenze des neuen Stammes von 150g NaCI/l Flüssigkeitsphase.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kultivierungsparameter: Temperaturbereich 20 bis 45°C, vorzugsweise 30 bis 38°C und pH-Bereich 5 bis 8, vorzugsweise 6,6 bis 7,4.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Durchflußrate von Dmax = 0,14/h bei kontinuierlicher Prozeßführung.
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Cited By (1)
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| WO2002081761A3 (en) * | 2001-04-10 | 2004-02-12 | Billiton Sa Ltd | Bioleaching of a sulphide concentrate in a saline solution |
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1988
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