175935. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szennyvizek tisztítására biológiai szorberek segítségével
3 175935 4 két, valamint a heterogén reakció sebességét meghatározó anyagátadási és a többlépcsős diffúziós folyamatokat. A céljainknak megfelelő mikrobatörzsek fixálása azon a felismerésen alapszik, hogy egyes mikrobák a C és N forrás hiányában képesek bizonyos műanyagokban levő, vagy azokhoz lágyítóként hozzáadott anyagokból, például dibutil-ftalát, dioktilftalát, oktilftalát, dioktil-szebacát, epoxidált szójaolaj stb. a bennük levő C vegyületeket asszimilálni. Eljárásunk ennek az ismeretnek az alapján úgy alakult ki, hogy a felhasználni kívánt műanyaghoz a törzsek számára asszimilálható lágyítókból a megszokottnál lényegesen nagyobb mennyiségű lágyítót adagoltunk. Az így előállított műanyag termékhez adtuk a mikroba törzset, mely az asszimiláció folyamán- beépül a műanyag fóliába, szálba, granulátumba vagy szivacsba olyan erősen, hogy onnan csak intenzív mechanikai hatás, például dörzsölés segítségével távolítható el. Ez a megoldás tette lehetővé, hogy a szennyezett vizek tisztításának kivitelezésére alkalmas mikroba törzseket rögzített ágyas formában tudjuk előállítani, ez viszont azt eredményezi, hogy a tisztításhoz rögzített baktériumokat töltetként tartalmazó oszlopokat alkalmazhatunk. A mikrobák fixálásánál gondosan meg kell válogatnunk a felhasználásra kerülő műanyagot és ahhoz adagolható lágyítót. Kísérleteink során számos műanyagféleséget próbáltunk ki: így polivinilkloridot, polipropilént, poliuretánt, poliamidot, poliésztereket és arra a megállapításra jutottunk, hogy a kívánt célra a legalkalmasabb a polivinilklorid, melyet szalag, fólia, granulátum, vagy szivacs formájában használhatunk fel. További kísérleti munkát igényelt az is, hogy a megfelelő lágyítót kiválasszuk és annak optimális mennyiségét meghatározzuk. Kísérleteink azt mutatták, hogy a kívánt cél elérésére igen alkalmasak lágyítóként a ftalát típusúak, a szebacátok és az epoxidált szójaolaj. Viszont azt is megállapítottuk, hogy többek között a fenol-krezol-alkilszulfonsav-észterek, valamint a foszfo- és adipinát típusú lágyítók nem használhatók fel, mert toxikus hatásuk van a rögzítendő mikroorganizmusokra. Kísédet-sorozattal határoztuk meg a felhasználásra kerülő lágyító mennyiségét is. Azt találtuk, hogy az optimális érték a műanyagra számított 25—50% között van. Tekintettel arra, hogy a biológiai bontás és az élősejt koncentráció között egyenes összefüggés van, igyekeztünk a sejt-koncentrációt emelni, oly módon, hogy a vivőanyag, vagyis a műanyag specifikus felületét növeltük és ezzel együtt növekedett természetesen a biológiai katalizátor mennyisége így a biológiai reakció sebessége is. Ennek a célnak az elérésére igen jól alkalmazható a szigorúan megszabott határok között lefolytatott oxigén plazma kezelés is, aminek eredményeként egyrészt optimális felületi foszlatást kaptunk, másrészt, például a műanyag szivacs esetében előnyösen megváltozott mechanikai szerkezetet nyertünk. Az oxigén plazmában a műanyag felületének felső rétege erősen oxidálódik, illetve hidroxidálódik és reaktív OH gyökök képződnek. Ez megkönnyíti a hidrofilikus molekulák és részecskék valamint a baktériumok adszorpcióját és elektrosztatikus vonzóerővel való kötődését, ezáltal a plazma kezelt műanyagfelülethez kötött baktériumok nagyobb áramlási sebesség mellett sem mosódnak le. A találmány szerinti rögzített ágyas biológiai tisztításnak az eddig ismeretes megoldásokkal szemben több jelentős előnye van. Egyrészt alkalmas arra, hogy a mindig nagyobb gondot okozó nitrát és nitrit szennyezéseket eltávolítsa, valamint az egész kis (15 ppm alatti) mennyiségben jelenlevő nehézfém ionokat egyidejűleg megkösse, másrészt alkalmazása során lehetővé válik a víztisztítási eljárásoknak reaktor-technikai módszerek alkalmazásával folytonos üzemben történő nagyipari megvalósítása. Az alábbiakban példák során kívánjuk bemutatni víztisztítási eljárásunk részletes kivitelezését és eredményeit, azzal, hogy a példákban megadottak nem korlátozzák az igényelt oltalmi kört. 1. példa Egy oszlopban melynél az átmérő és magasság aránya 1 :8, száraz gőzzel 20 percig sterilizáltuk a felhasználásra kerülő 35% dibutilftalátot lágyítóként tartalmazó PVC-t, majd ezt felöntöttük a sterilizált üvegszűrőn szűrt szintetikus táptalajjal, ezután 2 ml/1 - az alábbiak szerint készített inokulummal befertőztük. A felhasználásra kerülő inokulum 37 °C-on, húslé táptalajon 3—4 nap alatt elszaporított pálcika alakú Pseudomonas aeruginosa ATCC 13 388 baktérium törzs volt, melyet az American Type Collection Maiyland-től szereztünk be. Az inokulum életképességét lemezöntéssel határoztuk meg. Ennek a vizsgálatnak az eredménye 10*—101" sejtszám/cm3 volt. Az elszaporítást szintetikus táptalajon NH4NO3, K2HP04, Na2 HPO4 NaCl, MgS04 0,1%-os és Cad2, FeCl3 0,01%-os oldatában végeztük. Ezt az oldatot a folyamat alatt 25 °C-on termosztáltuk. Az élő sejt számának növekedése 2-3 hét alatt éri el a csőreaktorban levő műanyag felületén a 107—109 sejtszámot/cm2. A fixált baktériumokról készült — mellékelten csatolt — 9000-es nagyítású Scanning elektromikroszkópos felvétel jól mutatja a plasztik felületén az életképes, osztódó pálcika alakú baktériumok tömegét. Ez egyértelműen bizonyítja, hogy a lágy PVC felületén nagyon sok baktérium fixálódott, hiszen a baktériumok még az elektron mikroszkópos felvételhez történő kezelés során sem Váltak le a felületről. A fentiek szerint előkészített és megvizsgált oszlopot ezek után beállítottuk az üzemszerű technológiába. (A vizsgálatok során változtattuk a térfogatáramot, ezzel természetesen a nitrát koncentrációt. Adott esetben a lebontási kapacitás növelése, az oszloptérfogat jobb kihasználása érdekében még külön szénforrást is adagoltunk metanol formájában). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
