Биофлокулянты

Рассмотрены процессы очистки сточных вод с использованием коагулянтов, фло-кулянтов, биофлокулянтов, получаемых культивированием микроорганизмов, а также в результате физико-химической обработки биомассы микроорганизмов. Описаны технологические приемы, повышающие эффективность использования коагулянтов и флокулянтов. Показаны достижения в области утилизации осадков сточных вод, в частности избыточного активного ила в качестве удобрения, кормовой добавки, а также в качестве флокулянта для сгущения минеральных суспензий. [c.2]

Расходы, связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производства различных отраслей промышленности, а также осадков, образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, а точнее биофлокулянта. [c.4]

На наш взгляд, перспективны так называемые биофлокулянты, получаемые как направленным культивированием определенных штаммов микроорганизмов, так и физико-химической обработкой клеток микроорганизмов, а также с использованием микроорганизмов с хорошо выраженными адсорбционными свойствами. [c.20]

В связи с резким развитием биотехнологических методов возможно производство флокулянтов микробиологическим способом. Поскольку имеются и постоянно возобновляются источники получения флокулянтов, например в виде гидролизатов отходов растительного сырья, этот способ может стать конкурентоспособным со способом производства синтетических полиэлектролитов. Однако биофлокулянты, получаемые культивированием микроорганизмов или в результате физико-химической обработки биомассы микроорганизмов, по своим свойствам заметно уступают синтетическим водорастворимым полимерам. [c.30]

В качестве биофлокулянтов, например в виде клеток микроорганизмов и их продуктов метаболизма, могут быть использованы избыточный активный ил, образующийся при биологической очистке производственных сточных вод в различных отраслях промышленности, в частности в химической, микробиологической, пищевой. [c.30]

Нами изучен механизм воздействия биофлокулянтов (дрожжей, бактерий, активного ила) на осветление тонкодисперсных суспензий фосфоритового флотоконцентрата [45, 64—66]. Экспериментальные исследования и анализ литературных данных позволили предположить, что флокулирую-щее воздействие микроорганизмов в процессах очистки сточных вод и осветления тонкодисперсных суспензий, содержащих преимущественно минеральные взвещенные вещества коллоидных размеров и выше, обусловлено адсорбционным взаимодействием микроорганизмов и поверхностей взвешенных минеральных частиц. Д. Г. Звягинцев выделяет химические связи между клетками микроорганизмов и поверхностями частиц связи, образуемые ионными парами и ионными триплетами силы электростатической природы ван-дер-ваальсовые силы поверхностные силы и др. [67]. При адсорбции клеток действуют также силы отталкивания между одноименно заряженными поверхностями и силы, обусловленные образованием сольватных слоев. В зависимости от преобладания тех или иных сил взаимодействие клеток микроорганизмов с поверхностями минеральных частиц может быть сильным или слабым. Появление отмеченных выше сил зависит и от физико-химических свойств жидкой фазы. [c.31]

Рассмотренные особенности действия биофлокулянтов характерны в первую очередь для клеток микроорганизмов. Особенности же действия биофлокулянтов, получаемых культивированием микроорганизмов в виде продуктов метаболизма, недостаточно изучены [68]. Однако и в этом случае основную роль играет адсорбция. [c.31]

Растворы биофлокулянтов приготовляют как культивированием микроорганизмов, так и специальной обработкой их. При обработке суспензий клеток микроорганизмов выход конечного продукта значительно выше, чем при культивировании микроорганизмов. Наиболее простым способом обработки микроорганизмов является химический. Суспензию клеток микроорганизмов обрабатывают щелочью при pH 8,5—11,0 и температуре 70—95 °С. В этих условиях выделяются растворимые в воде внутриклеточные биополимеры, которые могут проявлять флокулирующие свойства. [c.35]

Для химической обработки суспензии клеток микроорганизмов, в частности суспензии активного ила, используют реактор с мешалкой и рубашкой, в который из мерника подают щелочь. Биофлокулянт насосом-дозатором направляют в смеситель или трубопровод, где он контактирует со сточными водами или с осветляемой суспензией. Концентрацию биомассы в рабочих растворах биофлокулянтов целесообразно выдерживать в пределах 1—5% (масс.). [c.35]

Растворы биофлокулянтов подвержены заметным изменениям в течение достаточно короткого времени, поэтому их хранение не должно быть продолжительным (как правило, 2—5 ч). [c.35]

С развитием в последние годы биотехнологических методов стало возможным получать биосинтезом флокулянты как в виде биомассы клеток микроорганизмов, так и в виде их отдельных продуктов метаболизма. Наиболее простым способом является получение биомассы клеток микроорганизмов, так как реализация других способов затрудняется необходимостью очистки и обезвоживания целевого продукта. Флокулянты, получаемые тем или другим способом, будем называть биофлокулянтами. Выделение из культуральной жидкости какого-либо класса биополимеров, являющихся эффективными флокулянтами, представляет определенные трудности при получении их в большом количестве. [c.51]

Флокулянты, получаемые в виде биомассы клеток микроорганизмов, дешевле синтетических, но заметно еще уступают им по эффективности использования в процессах очистки воды. Расход таких биофлокулянтов на очистку воды значительно больше синтетических. Поэтому в первую очередь практический интерес представляет использование биомассы тех микроорганизмов, которые получаются как отходы производства или по-бочный продукт, например избыточный активный ил при биохимической очистке сточных вод или биомасса дрожжей, полученная при культивировании их на сточных водах некоторых производств [64, 94]. [c.51]

Известен способ сгущения тонкодисперсных минеральных суспензий и очистки производственных сточных вод с применением в качестве флокулянта дезинтеграта биомассы микроорганизмов, в частности,, дрожжей и активного ила [65—66]. При этом используемые в качестве реагента микроорганизмы разрушают, например в роторном дезинтеграторе, в результате чего микроорганизмы, присутствующие в водной фазе обычно в виде агломератов, разрушаются до отдельных клеток или сегментов клеток. Следует отметить, что агломераты клеток микроорганизмов, например дрожжей, могут содержать несколько сотен и даже тысяч дрожжевых клеток, и поэтому при разрушении их до отдельных клеток и сегментов клеток резко увеличивается поверхность контакта между биофлокулянтом и частицами примесей, присутствующими в сточных водах и осветляемых тонкодисперсных суспензиях. [c.54]

В настоящее время большой интерес проявляется к биофлокулянтам, получаемым культивированием микроорганизмов и последующим выделением биополимеров из культуральной жидкости или термохимической обработкой клеток микроорганизмов [107—115]. [c.56]

При культивировании актиномицетов и ряда грибов получены биофлокулянты, показавшие высокий эффект при флокуляции частиц полистирольного латекса [109]. [c.56]

Возможности получения биофлокулянтов культивированием цианобактерий рассмотрены в работе [112]. Химическим анализом образовавшегося полимера установлено [112], что он содержит полисахариды, жирные кислоты и протеин. Выше изоэлектрической точки (pH 3,5) биофлокулянт заряжен отрицательно. [c.56]

Накопление внутриклеточного биофлокулянта в клетках цианобактерий наиболее интенсивно идет во время экспоненциальной фазы роста, а внеклеточного — на стадии стационарной фазы. На содержание биофлокулянта сильное влияние оказывает концентрация кальция в культуральной жидкости. При снижении концентрации кальция в культуральной жидкости содержание внеклеточного и внутриклеточного биофлокулянта резко повышается. Изменение концентрации других минеральных элемен- [c.56]

Образование биофлокулянта было проверено на различных штаммах цианобактерий. Полученные данные показывают, что выход биофлокулянта при использовании различных штаммов резко изменяется [112]. Эффективность флокулирующих свойств биофлокулянта проверяли при сгущении суспензии бентонита. Установлено, что флокулирующие свойства биофлокулянта хорошо проявляются в интервале pH 4—10. Отмечено также сильное влияние повышения температуры до 55 °С и присутствия катионов магния и кальция на эффект флокуляции. Механизм действия биофлокулянта объясняется мостиковой флокуляцией, а также изменением заряда флокулирующих частиц [112]. [c.57]

Высокий эффект очистки сточных вод наблюдается при использовании биофлокулянтов на основе микроорганизмов активного ила [113]. Перспективным источником получения биофлокулянтов являются грибы [114]. Эффективные флокулянты для очистки сточных вод могут быть образованы щелочным дезацетилированием мицелия грибов [115]. [c.57]

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В КАЧЕСТВЕ БИОФЛОКУЛЯНТОВ ЭКСТРАКТОВ ГИДРОЛИЗА БИОМАССЫ МИКРООРГАНИЗМОВ [c.57]

Получение биофлокулянтов щелочным или кислотным гидролизом биомассы микроорганизмов в технологическом отнощении представляет собой несложную задачу. Однако на свойства получаемых в качестве флокулянтов веществ сильно влияют физико-химические параметры гидролиза, pH, температуры, продолжительность обработки. Кроме того, процесс агрегации частиц твердой фазы дисперсных систем зависит также от состояния клеточных оболочек после кислотной или щелочной обработки суспензии клеток. [c.57]

Для технической реализации наиболее простым способом является щелочная обработка суспензии микроорганизмов, например дрожжей или активного ила. При выдерживании суспензии микроорганизмов при pH выше 8,5—9,0, температуре около 60—90 °С в течение 1—4 ч в жидкую среду выделяются растворимые белки, которые вместе с клеточными оболочками могут служить достаточно эффективными флокулянтами [45]. При этом имеет важное значение состояние исходной культуры микроорганизмов. Для получения биофлокулянтов следует применять по возможности физиологически активную культуру. [c.57]

Щелочную обработку суспензии микроорганизмов можно применять не только для получения биофлокулянта, но и как самостоятельный прием в технологии очистки производственных сточных вод, содержащих клетки микроорганизмов и продукты их метаболизма. Известно, что изоэлектрическая точка некоторых белков соответствует высоким значениям pH, что приводит к их коагуляции и быстрому выпадению в осадок. Наибольший эффект достигается при щелочной обработке сточных вод, содержащих инактивированные клетки. В этом случае буферные свойства осветляемой воды, по-видимому, выражены значительно слабее, чем в присутствии живых клеток и продуктов их мета-болиз.ма. Следует также отметить, что электростатические и поляризационные силы при агрегации живых и мертвых клеток проявляются различно. Как показали тщательно проведенные исследования методом пробного коагулирования, при точном соблюдении временного фактора использование такого простого технологического приема, как подщелачивание, может дать хороший эффект. [c.58]

Кислотную обработку суспензии микроорганизмов для получения биофлокулянтов целесообразно проводить в более мягком режиме, чем кислотный гидролиз белка, осуществляемый, например, с использованием соляной кислоты в течение 5—22 ч при температуре кипения раствора или под небольшим давлением [105]. Достаточно продолжительное воздействие таких сильных минеральных кислот, как серная или соляная, может приводить не только к разрушению клеточных оболочек, но и к разложению лабильных аминокислот. [c.58]

При глубоком кислотном гидролизе возможно частичное или полное разрушение аминокислот, сопровождаемое образованием значительного количества летучих аминов и карбонильных соединений. Для предотвращения этого выбирают мягкие режимы гидролиза в частности гидролиз проводят в атмосфере инертного газа, добавляя антиоксиданты, тиоспирты и используя сернистую кислоту. Однако для получения биофлокулянтов разрушение клеточных оболочек и макромолекул биополимеров предпочтительнее регулировать изменением количества добавляемой кислоты, температуры и продолжительности обработки. Способы, основанные на усложнении этого приема и добавлении других реагентов, менее приемлемы для практической реализации. Следует отметить, что при использовании минеральных кислот и особенно разбавленной серной кислоты наблюдается коррозионное разрушение аппаратуры, приводящее к загрязнению кислотного гидролизата различными химическими и механическими примесями [105]. [c.58]

Биофлокулянты можно получать также и другими способами. Так, в Харьковском филиале ВНИИВОДГЕО разработан способ выделения из активного ила нерастворимых в воде биополимеров, обладающих флокулирующей способностью [116]. Эффект от применения таких флокулянтов в 2—8 раз выше, чем при использовании полиакриламида. По этому способу активный ил экстрагируют раствором комплексообразующего вещества, например, 2 %-ным этилендиаминтетраацетатом экстракт обрабатывают 2 %-ным раствором Na l в изопропиловом спирте осадок отделяют, растворяют в воде и раствор обрабатывают солевым раствором, содержащим ионы многовалентных металлов, например Mg +, Са-+ (0,05—0,125 мг/экв на 1 мг осадка) целевой продукт высаживают при 4—20 °С. При этом выход флокулирующих биополимеров составляет 30 % от массы сухого вещества активного ила. Состав выделенного осадка приведен ниже [116], % от массы сухого вещества [c.59]

Большое значение при использовании биофлокулянтов, представленных внутриклеточными биополимерами, имеет их концентрация в растворе. При использовании растворов с малой концентрацией биополимеров происходит сильное разбавление осветляемой суспензии. В связи с этим иногда целесообразно концентрировать растворы биополимеров с применением известных способов, например центрифугирования, ультрафильтра-цИи и обратного осмоса, электрофореза, флотации. [c.59]

Усиление эффектов агрегации микроорганизмов активного ила после нагревания и подкисления иловой суспензии может быть достигнуто также и дополнительным введением биофлокулянтов, полученных, например, в результате щелочной обработки биомассы микроорганизмов [45]. Так, введение в иловую суспензию щелочного гидролизата дрожжевой биомассы позволяет в некоторых случаях получить заметный положительный эффект. [c.78]

Некоторые полисахариды, например хитозан, можно выделить и использовать как флокулянт. В последнее время проведены исследования по получению хитозана в качестве биофлокулянта для сгущения биосуспензий. [c.8]

Для кондиционирования и последующего сгущения осадков сточных вод и избыточного активного ила используют различные способы, из которых наибольшее распространение получают термореагентные в сочетании с флотацией и центрифугированием. Разрабатываются и другие эффективные способы, особенно в связи с получением новых высокоэффективных полимерных катионных флокулянтов, а также биофлокулянтов. [c.139]

В литературе в качестве синонимов процесса агрегации микроорганизмов встречается ряд терминов флокуляция, агглютинация, коагуляция, ассоциация, агломерация и другие. Такое терминологическое разнообразие связано с многообразием процессов контактного взаимодействия клеток, рассмотрение которых выходит за рамки книги. Отметим, что под флокуляцией обычно понимают процесс потери агрегативной и седиментационной устойчивости суспензий, в том числе суспензий клеток микроорганизмов, под влиянием добавленных высокомолекулярных соединений (флокулянтов), либо под действием образующихся в процессе роста культуры биополимеров. В последнем случае говорят о биофлокулянтах, подчеркивая решающую роль биополимеров (био-флокулянтов) в процессе дестабилизации клеточной суспензии. [c.15]

Сравнительно невысокая стоимость биофлокулянта PF-101 обусловлена высокой продуктивностью штамма и простой операцией его очистки — фильтрования грубодисперсного мицелия. [c.86]

Возможность применения флокулянтов в процессах очистки ферментсодержащих культуральных жидкостей от биомассы реализуется благодаря селективному и более быстрому процессу адсорбции полиэлектролитов на клеточной поверхности. Подбирая флокулянт и условия осаждения (pH, ионная сила), можно добиться преимущественного удаления примесей, в том числе и белковой природы, без заметной потери целевого фермента. Использование биофлокулянта катионного типа Sumiflo F -250 упрощает процедуру выделения и значительно повышает чистоту фермента медицинского назначения — калидогеназы (пат. 60—248180, 1985 Япония). Добавки флокулянта приводят к агрегации примесей автолизатов свиной поджелудочной железы, легко удаляемых фильтрованием. [c.131]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология