Hidrológiai Közlöny 1990 (70. évfolyam)
2. szám - Benedek Pál: Biotechnológia a környezetvédelemben
BENEDEK P.: Biotechnológia a környezetvédelemben 69 hető itt. („Koszubsztrát" alatt az anyagcserefolyamat elősegítéséhez megfelelő kiegészítő szubsztrátot értjük.) b. A genetikai flexibilitás növelésével, genetikus adaptációs folyamat elősegítése révén (tehát nagy változatosságú gén-kínálatot kell a rendszerben megvalósítani). Ilyen lehet beoltás, in situ mutagenézis (pl. UV-besugárzás, vagy kémiai mu tagénanyag beadagolása a rendszerbe). A 4. táblázat mutat be olyan izolált baktóriumtörzseket, amelyek képesek egyes xenobiotikus vegyületeket szubsztrátként hasznosítani (Jansen et al. 1987): A táblázatban szereplő baktériumtörzseket eleveniszapból, folyó-üldékből, illetve szennyezett talajból izolálták. Valamennyi törzs képes volt az adott klórozott vegyületeket, oldószereket egyedüli szénforrásként hasznosítani. A tipikus generációs idő 2—10 h volt. A szerves klór szervetlen kloriddá alakult, mely egyben detoxikálást is jelentett. i. táblázat Különböző xenobiottkumokon tenyésztett baktériumtörzsek degradációs aktivitásának spektruma (példák Jansen et al. (1987) nyomán) M i k roo rgan izmustörza A vegyület, amelyen Képes még lebona törzset szaporí- tani a következő tották vegyületeket Xanthobacter G.T10 1,2-diklóretán metanol, toluol, 1-propanol Asinetobaetor GJ 10 1,6-diklórhexán etilbromid, 1-klórbután, benzol Pseudomonas GJ 60 0-diklórbenzol klórbenzol Pseudomonas GJ 100 0-xilol toluol, etilbenzol, 1 -propil-benzol A kitenyésztett mikroorganizmus törzsek olyan enzimaktivitásra tettek szert, amely révén képesek voltak hasítani, vagy labilissá tenni a szén-halogén kötést. Ezek a törzsek egy nagyságrenddel nagyobb sebességgel bontották le a klórozott szénhidrogéneket (2—5 ,«mol - mg1 sejtszárazanyag óránként), mint olyan kultúrák, pl. metanotrófbaktériumok, amelyek metabiózist igényelnek a degradatív reakciókhoz. Problémát a klórozott vegyületeknél a sófelszaporodás okozhat. Ezek a baktériumok, illetve sugárgombák, mint fentebb említettük már, nehezen bírják a versenyt a könnyebben bontható anyagokat metabolizáló törzsekkel a szokványos szennyvíztisztító rendszerben, például egy eleveniszapos reaktorban. Lassú szaporodásuk miatt, könnyen kimosódnak a rendszerből, tehát igen hosszú tartózkodási időt kell biztosítanunk az eleveniszap számára. Ezen a problémán úgy segítenek, hogy megtapadási lehetőséget biztosítanak a mikroorganizmusok számára ún. hordozó felületen. így jöttek létre a vegyes aerob eljárások, ahol a szuszpendált (eleveniszapos) rendszerbe szilárd hordozóanyagot helyeznek el. Ilyen lehet hulladók műanyag, de lelieaktív szónpor is. Ez utóbbi különösen alkalmas xenobiotikumok lebontására, mert a szén nagy fajlagos felületén nem csak a mikroorganizmusok képesek megtapadni, hanem a szóban forgó vegyületek is jobbára adszorbeálódni képesek azon. Ilyen nagyüzemi reaktort sikerrel alkalmazunk hazánkban is a VITUKI ós a balatonfüzfői Nitrokómia Vállalat kooperációjában (Benedek et al., 1986). 3.3. Fixfilmes anaerob szennyvíztisztító rendszerek Az utóbbi években jelentek meg a kétlépcsős anaerob-aerob rendszerek. A fejlett ipari államokban az energiakrizis gyors reagálásra késztette a szennyvíztisztítási technológiát. (Nem úgy, mint nálunk, ahol még ma sem alapvető szempont egy szennyvíztisztító energia-tékozlásának megfékezése!) Nagy koncentrációjú, folyékony ipari hulladékok aerob biodegradációja sok oxigént, tehát sok energiát fogyasztana. A hagyományos anaerob fermentációnak azonban több hátrányos tulajdonsága van, így például a nagy reaktor-térfogati igény, az igen gondos üzemeltetés követelménye, stb. Ezeket a hátrányokat úgy küszöbölték ki, hogy fixfilmes anaerob rendszereket hoztak létre (Henzeés Harremoes, 1983). Legegyszerűbb változata igen hasonló egy homokszűrő oszlophoz, melyen a szennyvíz áramolhat felülről lefelé, vagy fordítva is. A szennyvíz azonban nem tartalmazhat jelentős lebegő anyagot mert a szűrők könnyen eltömődnének. A hordozóanyagon anaerob fix film alakul ki, melyhez az átcsörgedező szennyvíz szállítja a szerves tápanyagot. Sikerült így elérni, hogy a szennyvíz a rendszerben csak fél- esetleg egy napig tartózkodik és ezalatt a szerves anyag 70—80%-a is lebomlik. A maradékot szokványos aerob rendszerben már viszonylag egyszerűen el lehet távolítani. 3.4. Ivóvíztisztítás Rátérve az ivóvíztisztításban alkalmazott biotechnológiai eljárásokra, először is rá kell mutatnunk arra, hogy az ivóvíztermelésre igénybe vett nyersvízben a szennyező anyagok legalább egy, de gyakrabban két nagyságrenddel kisebb koncentrációban vannak jelen, mint a szennyvízben. Ez a tény meghatározza az alkalmazható reaktortípusokat. Itt szuszpendált rendszer (keverős tartályreaktor) helyett általában fixfilmes rendszereket alkalmazunk. A krónikus hatás révén előálló egészségkockázatot itt is a már említett két vegyületcsoport, a szervetlen nitrogén vegyületek (NH 4+, N0 2~, N0 3~) és a xenobiotikumok jelentik. A magas tisztított vízminőségi igény, a hagyományos technológiába való beillesztés problémája, az ivóvíztisztítási biotechnológiát nehéz helyzet elé állítja. Teljesen kiforrott eljárásokról még nem beszélhetünk, de azokat gyors ütemben fejlesztik. Legáltalánosabb a biológiailag is aktív ,,aktívszén oszlopok" (BAC = biological activated carbon) alkalmazása, de terjed a biológiai denitrifikáló N0 3~-eltávolítás céljából. 3.5. Szilárdhulladékok biotechnológiája A szennyvíziszapok kezelési technológiájában kevés újat hozott az elmúlt évtized fejlődése. Megemlíthető a termofil aerob stabilizációból és
