194129. lajstromszámú szabadalom • Eljárás foszfát-tartalmú oldatok mikrobiológiai úton tört foszfát-mentesítésére és foszfátok tisztítására
1 A találmány tárgya eljárás foszfát-tartalmú oldatok, elsősorban felszíni vizek és szennyvizek mikrobiológiai úton történő foszfát-mentesítésére. Ugyancsak a találmány tárgya szennyezet foszfát-tartalmú anyagokból a foszfát tisztább formában történő visz- Szanyerésére, a mikrobiológiai foszfát-mentesítés során keletkezeken gázok oxidálásával. A föld civilizált felületein a természetes vizek eutrofizálódása jelenti napjainkban a legnagyobb természeti veszélyt. Az eutrofizálódás létrejöttének legfőbb okaként kutatók többnyire a foszfor-tartalom növekedését jelölik meg. Felszíni vizek, illetve szennyvizek kezelésére ismeretesek olyan megoldások, melyeknék a foszfort vegyszeres kezeléssel, például vas- és alumínium-sók alkalmazásával csapadék formájában távolítják el a vízből. E megoldások hátránya azok magas költsége, valamint az, hogy az eljárás során általában vas- és alumínium-hidroxidok keletkeznek, melyek ugyan a foszfátot is megkötik, azonban természetidegen anyagok. Ezek a velük együtt távozó lebegő anyagokkal együtt jelentős mennyiségű hulladékot képznek, melyek ismét deponálási nehézséget okoznak. Ismeretesek olyan eljárások is, melyeknél a foszfát eltávolítását természetes közegekkel és úton biztosítják. Az ilyen eljárások céljaira kialakított rendszereknek, például stabilizációs tavaknak, nádastisztító rendszereknek, stb. az a hátrányuk, hogy a foszforvegyületekkel való terhelhetőségük viszonylag kicsi, és az eltávolítás hatékonysága a folyamatok nem kellő ismerete és ellenőrzihetetlensége miatt csak nehezen befolyásolható. A környezetvédelem jelenleg világszerte kiemelten kezelt téma, és ebben a körbe tartozik a különböző vizek foszfátmentesítése is, mely az előzőekben tárgyalt módszerekkel nem küszöbölhető ki megfelelően. A jelen találmány célja ezért olyan foszfátmentesítő eljárás, mely nagy hatásfokkal, rövid idő alatt jó eredménnyel járhat. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a denitrifikációhoz és a szulfát-redukcióhoz hasonló jellegű mikrobiológiai folyamattal vizes közegekből a foszfor gáz alakban eltávolítható. így a fenti célkitűzöst a jelen találmány szerint úgy érjük el, hogy foszfát-tartalmú oldatot, célszerűen természetes felszíni vizet vagy szennyvizet gázhalmazállapotú foszforvegyület, célszerűen foszfin, illetve difoszfm képzésére alkalmas mikroorganizmussal anaerob körülmények között inkubálunk. Vizsgálataink során számos olyan, a legkülönbözőbb mikroorganizmus-nemzetségbe tartozó mikroorganizmus fajt találtunk, melyek foszfát-tartalmú oldátbam anaerob körülmények között indukálva a foszfátot gázhalmazállapotú szerves vagy szervetlen foszforvegyületekké, például foszfinná, illetőleg difoszfmná képesek alakítani. Megállapítottuk, hogy ezen mikroorganizmusok foszfát-redukáló tulajdonsága nem egyes nemzetségre specifikus. A találmány szerinti eljárás kidolgozása során számos mikroorganizmus törzset, illetve azok keverék tenyészeteit izoláltuk, melyek a foszfát-redukcióra, illetve gázhalmazállapotú foszforvegyület képzésére alkalmasak. E fenti törzsek bármelyikével lejátszható a találmány szerinti eljárás —' megjegyzendő azonban, hogy ezen összes mikroorganizmus, illetve azok közül néhány keverékévéi ugyancsak végezhetjük a reakciót. A találmány szerint célszerűen úgy járunk el, hogy növesztő táptalajon gázhalmazállapotu foszforvegyü-2 let termélésére képes valamely baktériumból inokulumot készítünk, és ezt adjuk a tisztítandó foszfát-tartalmú oldathoz. Lényeges, hogy az eljárást anaerob viszonyok között végezzük, mivel így a mikroorganizmus az élet feltételeihez szükséges oxigént csak a foszfát redukciója útján képes felvenni. Az eljárás során a foszfát-oldat foszfát-tartalma nem kritikus, és az eljárás előnye, hogy akár magas foszfát-koncentráció esetén is elvégezhető. Ugyancsak nem zavarja a találmány szerinti reakciót a tisztítandó vízben egyébként jelenlevő — és nem mérgező - szerves anyag jelenléte, mely adott esetben egyidejűleg útrogén- illetve szénforráskén t is szolgálhat. Az eljárás során célszerű megfelelő gázelvezetést biztosítani, adott esetben inert gáznak az oldatba történő bevezetésével. Ez a foszfát-redukciós reakciót nyilvánvalóan a gázképződés irányába tolja el, mivel a felszabaduló gázhalmazállapotú foszforvegyület eltávolítja; ezáltal a helyi koncentráció és adott esetben feed-back fellépésének lehetősége csökken. A találmány szerinti eljárás lényeges előnye, hogy a természetes vizek eutrofizálódásában igen jelentős szerepet játszó foszfor-szennyezést biológiai eszközökkel, természetidegen anyagok keletkezése nélkül megakadályozhatóvá teszi. Alkalmazható az eljárás már meglévő természetes rendszerek foszfát-eltávolítási hatásfokának növelésére is. Alkalmazása a vegyszeres eltávolításhoz képest lényegesen olcsóbb, és jobb hatásfokú, nem szennyezi a környezetet. További előnye az eljárásnak, hogy alkalmas tömény, foszfát-tartalmú ipari szennyvizek, anyalugok reaktortechnikai megoldásokkal való tiszítására, sőt; a foszfát tisztább formában történő visszanyerésére is. Ugyancsak felhasználható a találmány szerinti eljárás adott esetben hasznos alapanyagként alkalmazható és tiszta foszfingáz előállítására. Mint már említettük, a találmány szerinti eljárással előállított gázhalmazállapoté foszfor-vegyület, például fiszfln egyszerű és önmagában ismert oxidációs eljárásokkal oxidálható, és így tiszta állapotban nyerhetünk foszfátot. Ez a foszfát-tisztítási eljárás, valamint az oxidációs eljárás ugyancsak a találmány tárgyát képezi. A találmány szerinti eljárás az alábbi példák kapcsán részletesen szemléltetjük. 1. példa WD-1 baktériumpopuláció alkalmazása esetér kulum készítésére p< lldául a következő táptalajt náljuk: Csapvíz 1000 ml Lab-Lemco 0,4 g Pepton 3,0 g Na2HP04x2H20 0,7 g K2HP04 1,0 g MgS04 0,5 g CaC03 2,0 g Szűrőpapír 5,0 g pH: 7,0 -7,4 A tenyésztést anaerob körülmények között végezzük, zárt edényben, levegő kizárásával, szobahőmérsékleten. 2. példa WD-2 baktérium-populáció alkalmazása esetén inokulum készítésére például a következő táptalajt használjuk: Csapvíz 1000 ml KjHP04 1,2 g Lab-Lemco 3,5 g Pepton 4,0 g 194.129 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
