Разработка, монтаж и испытания экспериментальной установки

Полученные в экспериментах данные были использованы при разработке экспериментальной установки для биодеградации токсических веществ, содержащихся в промышленных стоках.

Рисунок – 22. Экспериментальная установка для биодеградации токсических веществ, содержащихся в промышленных стоках

Основным элементом установки (рисунок 22) является биореактор насадочного типа рабочим объемом 1 л, в который помещена насадка с иммобилизованным мицелием продуцента лакказы. Очищаемая жидкость из загрузочной емкости подается в биореактор при помощи перистальтического насоса и равномерно распределяется по поверхности насадки оросительным устройством.

Воздух в реактор подается компрессором. Прошедшая через насадку жидкость самотеком возвращается в загрузочную емкость. Расход жидкости в установке - 30 л/час, расход воздуха – до 5 л/мин.

В качестве носителя для иммобилизации мицелия гриба в данном эксперименте были использованы сосновые стружки. Иммобилизацию осуществляли стационарным способом в течение 14 суток. В качестве очищаемой жидкости был использован водный раствор красителя Methyl Orange с исходной концентрацией соединения 0, 15 мг/мл. pH раствора был доведен до значения 4, 5 титрованием. Объем насадки составил 1000 см³, объем очищаемой жидкости – 2, 5л. Эксперимент осуществляли в течение 12 часов при температуре 32 º С.

Результат эксперимента представлен на рисунке 23.

Рисунок – 23. Изменение спектра красителя Methyl Orange под воздействием лакказы иммобилизованного на сосновых стружках мицелия через 12 часов эксперимента

Рисунок – 24. Изменение концентрации красителя Methyl Orange под воздействием лакказы иммобилизованного на сосновых стружках мицелия через 12 часов эксперимента

В результате проведения эксперимента установлено, что степень деградации красителя Methyl Orange составила 88% за 12 часов протекания процесса (рисунок 24). При этом сорбции красителя мицелием гриба не наблюдалось, о чем свидетельствуют данные микроскопического анализа (рисунок 25).

Рисунок – 25. Иммобилизованный на сосновых стружках мицелий штамма-продуцента лакказы после 12 часов проведения эксперимента по биодеградации модельного соединения

Основные результаты и выводы

1. Показано, что из числа отобранных по литературным данным носителей для иммобилизации гриба мицелий штамма-деструктора наиболее эффективно иммобилизуется и обладает наибольшей синтетической активностью на носителях с воздухопроницаемой структурой, в частности, стальных губках

2. Установлено, что лигноцеллюлозные отходы существенно (в 1, 3-1, 8 раза) увеличивают синтез фермента-биокатализатора (лакказы), что повышает эффективность биодеградации ксенобиотиков

3. Показано, что наиболее перспективным носителем для иммобилизации штамма-деструктора являются древесные стружки, которые легко утилизируются после использования, что исключает образование новых слабо деградируемых отходов отработанного носителя.

4. Отобраны модельные соединения для проведения экспериментов по биодеградации сточных вод текстильного поизводства – красители Methyl Orange и Methyl Green. Показано, что предельная концентрация токсического вещества в растворе модельного соединения, при котором происходит девитализация клетов гриба составляет 0, 5 мг/мл. Концентрации ниже 0, 1 мг/мл не влияют на жизнеспособность штамма-продуцента лакказы.

5. Разработана методика иммобилизации мицелия штамма-деструктора на древесных струдках с использованием глубиного посевного материала.

6. Показано, что для осуществления деградации без снижения скорости достаточно в реакционной смеси активности лакказы – 1 ое/мл.

7. Выявлен наиболее благоприятный диапазон рН для проведения биодеградации 4, 5–5, 0.

8. Экспериментально подтверждена эффективность биодеградации ксенобиотиков с помощью иммобилизованного мицелия базидиального гриба Trametes hirsuta, которая для Methyl Orange достигает 88% в течение 12 часов, а для Methyl Green 92% при исходной концентрации модельного соединения 0, 015%.

9. На основании полученных экспериментально исходных данных разработана экспериментальная установка для биодеградации токсических веществ в сточных водах с использованием иммобилизованного мицелия ксилотрофа.

10. Предложено в дальнейшем продолжать работу в направлении уточнения параметров и интенсификации процесса биодеградации.