Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Иммобилизация в магнитные носители микроорганизмов, осуществляющих очистку сточных вод

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Иммобилизация в магнитные носители микроорганизмов, осуществляющих очистку сточных вод"

На правах рукописи

ИММОБИЛИЗАЦИЯ В МАГНИТНЫЕ НОСИТЕЛИ МИКРООРГАНИЗМОВ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИХ ОЧИСТКУ

сточных вод

03.00.23 - биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Волгоград — 2006

Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Владимцева Ирина Владимировна

доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Дмитриев Анатолий Федорович

Ведущая организация:

кандидат химических наук, доцент Гончаров Владимир Ильич

Северо-кавказский государственный технический университет (г. Ставрополь)

Защита диссертации состоится 29 ноября 2006 в 1000 часов на заседании регионального диссертационного совета ДМ 212.256.04 при Ставропольском государственном университете по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина д. 1, корп. 2, ауд. 506

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ставропольского государственного университета по адресу: 355009, г. Ставрополь, ул. Пушкина д. 1

Автореферат разослан «£Ь» октября 2006

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Джандарова Т. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время все более широкое применение находят природоохранные биотехнологии с использованием иммобилизованной микрофлоры. Закрепленные на твёрдых носителях микроорганизмы в самых разнообразных по конструкциям реакторах (биофильтрах) применяются уже более века. Однако Только в последние годы две основополагающие идеи - использование микроорганизмов-деструкторов и их закрепление на нерастворимых в воде носителях — произвели переворот в биологической очистке воды. В системе с иммобилизованными (фиксированными) микроорганизмами отпадает необходимость в рециркуляции воды, а в условиях прямоточности обеспечивается пространственная сукцессия микроорганизмов. Иммобилизация клеток микроорганизмов позволяет осуществлять сложные многостадийные процессы, обуславливает лучшую защищенность клеток от воздействия отрицательных факторов, создает высокую концентрацию клеток в реакторе (Фомичев В. Т., Доскина Э. П., Воронович Н. В. и др., 2001). Закрепление способствует прочной фиксации клеточной массы микроорганизмов-деструкторов. Кроме того, иммобилизованные микроорганизмы во многих случаях менее чувствительны к токсичным субстратам (Пирог Т. П., Шевчук Т. А:, Волошина И. Н. и др., 2005).

В последние годы в некоторых областях биотехнологии используются микроорганизмы, иммобилизованные в магнитные носители. Преимуществом этого является простота управления микроорганизмами с помощью магнитного поля разной напряженности, быстрота сепарации Иммобилизованных клеток. Использование иммобилизованных й магнитные носители микроорганизмов для очистки сточных вод является новой и неизученной областью исследований.

Применение магнитных носителей для иммобилизации микроорганизмов неразрывно связано с вопросом воздействия магнитных полей на биологические объекты, осуществляющих биодеградацию загрязнений сточных вод. В литературе, посвященной вопросам взаимодействия микроорганизмов с энергетическими полями, до настоящего времени отсутствуют чёткие данные о влиянии последних на микрофлору очистных сооружений. Таким образом, перспективность исследования вопросов воздействия электромагнитного поля на иммобилизованные в магнитные носители микроорганизмы очистных сооружений очевидна.

Одной из основных проблем использования микроорганизмов в очистке сточных вод является образование большого количества биомассы, так

называемого осадка сточных вод. В течение года на одного условного жителя на очистные сооружения поступает 25-30 кг органических и минеральных веществ, которые в процессе очистки сточной воды выделяются в виде суспензий микроорганизмов объемом 600-800л. В отличие от других видов отходов их количество не может быть снижено изменением экономических и социальных стимулов в обществе. Применение современного обезвоживающего оборудования с использованием системы предварительного флокуляцион-ного кондиционирования позволяет на порядок сократить объемы жидких осадков (Мягченков В. А., Баран А. А., Бектуров Е. А. и др., 1998). В связи с этим важным вопросом технологии очистки сточных вод на стадии обезвоживания избыточной биомассы является влияние флокулянта на жизнедеятельность микроорганизмов, осуществляющих биологическую очистку.

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключалась в усовершенствовании технологии биологической очистки сточных вод, основанной на использовании иммобилизованных форм микроорганизмов.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

- из бактериальной популяции активного ила аэротенков выделить штамм, играющий основную роль в очистке сточных вод;

- подобрать методики иммобилизации выделенного штамма в магнитные носители и исследовать интенсивность роста иммобилизованных микроорганизмов;

- изучить воздействие электромагнитного поля на скорость роста свободной и иммобилизованной микробной культуры;

- исследовать влияние флокулянтов, применяемых на стадии обезвоживания избыточной биомассы, на микроорганизмы очистных сооружений;

- усовершенствовать оборудование, применяемое в технологии выращивания свободных и иммобилизованных форм микроорганизмов.

Научная новизна

- впервые установлено, что преобладающим штаммом бактериальной популяции активного ила очистных сооружений острова Голодный Волгоградской области является штамм Pseudomonas pickettii (среднее содержание по сезонам года составляет 60%);

- получены новые экспериментальные данные об интенсификации роста иммобилизованного в магнитные носители бактериального штамма Р. pickettii под влиянием электромагнитного поля промышленной частоты;

- предложены новые конструкции установки для культивирования свободных и иммобилизованных микроорганизмов (положительное решение по заявке № 2005108254/13, приоритет от 23.03.2005), электробиофильтра и фильтрующей центрифуги (патент РФ № 2250804).

Практ ическая и теоретическая значимость

- применение иммобилизованных в полимерные и алюмосиликатные носители микроорганизмов перспективно для интенсификации работы сооружений биологической очистки;

- установленный диапазон пороговых концентраций флокулянгов позволяет определить возможность их использования в технологии очистки сточных вод;

- применение усовершенствованной установки для выращивания микроорганизмов, электробиофильтра и фильтрующей центрифуги способствует повышению эффективности и безопасности работы технологического оборудования;

- материалы диссертации используются в учебном процессе по курсам «Основы микробиологии» и «Основы биотехнологии» для студентов химико-технологического факультета Волгоградского государственного технического университета и оформлены в виде четырех учебно-методических указаний.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- в активном иле очистных сооружений (острова Голодный Волгоградской области) преобладает штамм Pseudomonas pickettii;

- иммобилизация микроорганизмов активного ила в альгинатные и алюмосиликатные носители увеличивает скорость роста микробной популяции;

- под воздействием электромагнитного поля промышленной частоты происходит интенсификация жизнедеятельности микроорганизмов активного ила;

- для обеспечения эффективной работы сооружений биологической очистки сточных вод необходимо учитывать токсическое влияние флокулянгов на жизнедеятельность микроорганизмов активного ила.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены и обсуждены на VI научно-технической конференции стран СНГ «Процессы и оборудование экологических производств» (Волгоград, 2002); на научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние пути развития» секция «Биология, медицина, ветеринария и фармацевтика» Научно-исследовательского про-ект1 ю-конструкторского института морского флота Украины (Одесса, 2005г.); на 8-ой заочной электронной конференции «Современные проблемы загрязнения окружающей среды» Российской академии естествознания (Москва, 2005г.); на UV, IX, X Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области проводимых в ВолгГАСУ (Волгоград, 2002; 2004; 2005); на 39-43 научных конференциях ВолгГТУ (Волгоград, 2002-2006).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 13 научных работ и получен один патент на изобретение.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов собственных исследований, главы «Обсуждение результатов», выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 144 страницах, содержит 19 таблиц, 11 рисунков, список литературы из 178 наименований, включающий 33 зарубежных источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по теме диссертации выполнены в течение 2000-2005гг. Основными объектами исследования являлись активный ил аэротенка сооружений биологической очистки острова Голодный Волгоградской области и выделенная из него чистая культура микроорганизмов. Выделение микроорганизмов проводили путем высева надосадочной жидкости активного ила на агар Хотгингера с добавлением глицерина. Кроме того, в ра,-боте использовали штамм Escerichia coli, выделенный из лечебно-профилактического препарата колибактерин.

В качестве магнитных носителей для выделенной нами культуры микроорганизмов активного ила использовали полимерные микрогранулированные носители на основе полиакрил амида и альшната кальция, а так же алюмоси-ликатный сорбент, на основе смеси алюмосиликата с магнитным порошком.

В качестве магнитного алюмо силикатного носителя использовали сорбент; приготовленный по методике, разработанной Ставропольским НИПЧИ (Жар-никова И. В., "Поменцева И. С., Ефременко В. И. и др., 1999арникова И. )1.

Получение магнитных полиакриламидных микрогранулированных сорбентов осуществляли методом эмульсионной полимеризации, разработанным Пушкарем В.Г. в соавторстве (Пушкарь В. Г., Ефременко В. И., Черченко И. И. и др., 1986). Иммобилизацию бактериальных клеток в магнитные альгинатные микрогранулы проводили по методу Туркина СЛ. с соавторами (Туркин С.И., Лукин Ю.В., Марквичева Е.А. и др., 1989). Микрогранулированные сорбенты использовали в 10% концентрации.

В экспериментах по изучению влияния флокулянтов на микроорганизмы активного ила были использованы несколько видов флокулянтов: кати-онный флокулянт на основе диметиламиноэтилметакрилата (КФ-99), кати-онный флокулянт на основе 2-метил-5-винилпиридина (КФ-91), катионный флокулянт на основе полиакриламида (Росфок КФ) и флокулянт на основе

1 Данный магнитный носитель и модификатор были любезно предоставлены для наших исследований сотрудниками Ставропольского НИПЧИ д.м.н., проф. Тюмен-цевой И.С. и д.б.н., Жарниковой И.В.

пшидиметилдиаллшгаммоний хлорида (ВПК-402). Флокулянты КФ-99, КФ-91, Росфок КФ производятся НПП «КФ» г. Волжский. Флокулянт ВПК-402 производится ПО «Каустик». Опытно-промышленные партии флокулянтов КФ-91 КФ-99 и Росфок КФ прошли испытания по обезвоживанию активного ила в цехе очистки сточных вод МУПГ1 «Волгоградводоканал».

Для культивирования изучаемых , микроорганизмов применяли полусинтетические среды на основе глюкозы, пептона и солянокислого гидро-лизата казеина производства фирмы «Беллар», а также питательный агар производства ООО «Биокомпасс» г. Углич. В качестве минеральных добавок к синтетическим средам использовали хлориды натрия и калия, сульфат магния, гидрофосфит аммония (производства НПО «РЕАХИМ»). Все питательные среды готовили на дистиллированной воде и стерилизовали автоклавированием при 0,5-1 атм в течение 30-60 минут.

Методами окраски по Граму, окраски спор по Пешкову, светового и электронного микроскопирования были изучены морфологические свойства выделенных культур микроорганизмов активного ила. Для световой микроскопии использованием микроскоп марки «БИОЛАМ» (производства JIOMO), для электронной микроскопии - микроскоп YEM-100SX («JEOL», Япония).

Сравнение интенсивности роста и накопления биомассы микроорганизмов осуществляли оптическим (фотоколориметрическим) и макрокуль-туральным (методом Коха) методами. Фотоколориметрический метод проводили с использованием прибора КФК-2-УХЛ-4 2. при длине волны 670 нм в кюветах с длиной оптического пути 5,065 мм.

Оценка емкости алюмосиликатнош магнитного сорбента осуществлялась бактериологическим методом (Гавенский С. Д., Ефременко В. И., Климова И. М. и др., 1990).

Полученные в ходе экспериментов данные подвергали статистической обработке для определения их достоверности и сравнения показателей (Гланц С., 1999). Результаты считали достоверными, если вероятность ошибки не превышала 0,05 (Р<0,05). Статистические методы включали определение среднего значения и стандартной ошибки среднего (М±ш). Достоверность различия оценивали по критерию Стьюдента с вероятностью 0,95.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Выделение и идентификация микроорганизмов сооружений биологической очистки

Для разработки методов иммобилизации микроорганизмов в магнитные носители в качестве микробиологической модели нами были использованы

бактерии активного ила сооружений аэробной биологической очистки (аэро-тенков). Активный ил представляет собой флокулированную смесь микроорганизмов различных таксономических групп, в основном, бактерий и простейших. Бактериальный состав ила разнообразен и зависит от многих параметров, в том числе от времени года и температуры окружающей среды.

Для выделения бактериальных штаммов из активного ила пробы ила со сточной водой отбирали в различные сезоны года из функционирующего аэротенка очистных сооружений. Первичные исследования показали, что во все сезоны года в активном иле преобладали грамотрицатель-ные бесспоровые палочки, что согласуется с литературными данными.

Для дальнейших исследований был отобран штамм, постоянно встречающийся и отличающийся наиболее высоким процентным содержанием в активном иле (рисунок 1).

Общепринятыми методами были изучены морфологические, кулыуральные, тинкториаль-ные и биохимические свойства бактерий выделенного штамма.

Такие' признаки, как палочковидная форма бактерий, подвижность, негативная окраска по Граму, положительные реакции на католазу и ок-сидазу, способность к росту при температуре 41°С позволили отнести выбранные для изучения микроорганизмы к семейству Pseudomonadaceae и роду Pseudomonas. Применение дихромотического ключа для идентификации псевдомонад, предложенного Беляковым В. Д. с соавторами (Беляков В.Д., Ряпис JI.A., Илюхин В.И., 1990), позволило отнести штамм, обладающий перечисленными свойствами к виду Pseudomonas pickettii.

Естественной средой обитания изучаемых микроорганизмов является сточная жидкость, поступающая в аэротенк. Качественный и количественный состав очищаемой воды непостоянен и находится в зависимости от многих факторов. Нами был подобран состав жидкой питательной среды для культивирования изучаемого бактериального штамма в лабораторных условиях. В результате проведенных экспериментов установлено, что культивирование Р. pickettii предпочтительно проводить на среде следующего состава: глюкоза — 1,0%, соляно-кислый гидролгоат казеина (СГК) - 1,5%, NaCl - 0,5%, (NH4)2HP04— 0,1%, Дальнейшие исследования были выполнены на среде указанного состава.

март июнь сентябрь декабрь

Рисунок 1 - Содержание преобладающего в активном иле штамма микроорганизмов по . сезонам года

Разработка методов иммобилизации микроорганизмов в магнитные носители

Введение в носители магнитного материала, позволяющее управлять иммобилизованными системами в магнитном поле, расширяет возможности интенсификации биотехнологических процессов. Магнитное манипулирование микроорганизмами тесно связано с разработкой щадящей технологии иммобилизации живых бактериальных клеток в магнитные носители. Анализ литературных данных показывает, что методы ковалент-ной иммобилизации на магнитные носители и механического включения клеток в структуру полимерных носителей являются наиболее перспективными для биотехнологических целей. В нашей работе были оценены возможности иммобилизации микроорганизмов активного ила аэротенков путем механического включения клеток в структуру альгинатных и поли-акриламидных носителей и метод ковалентный иммобилизации на магнитные алюмосиликатные носители.

В качестве магнитного носителя для Р.рюкейп использовали сорбент, приготовленный по методике, разработанной Ставропольским НИПЧИ (Жарникова И. В., Тюменцева И. С., Ефременко В. И. и др., 1999). Данный носитель был использован авторами для иммобилизации биомолекул, нами же была апробирована и адаптирована методика иммобилизации клеток культуры Р.рккеШ!.

Используемый сорбент представлял собой смесь алюмосиликата с магнитным порошком, который модифицировали 0,3-0,4%-ным раствором полиглюкина и после высушивания активировали вторичным ал кил сульфатом натрия. В данном случае закрепление микроорганизмов на поверхности носителя идет посредством ко валентного присоединения, основанного на образовании химической связи между носителем и биологическим объектом за счёт обработки поверхности носителя модификатором с последующей активацией носителя.

В процессе исследования нами была разработана методика иммобилизации Р.рюкеКи в магносорбент, подобраны температурный и временной режимы иммобилизации клеток. Исследована возможность иммобилизации Р.рюкеШ при температуре 5, 21, 37 и 41°С, при изучении времени иммобилизации нами была апробирована длительность 1, 2, 4, 6 и 16 ч. Результаты экспериментов учитывались фотоколориметрическим методом по измерению оптической плотности после односу-точного культивирования иммобилизованных клеток в экспериментально подобранной жидкой питательной среде. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.

Таблица 1. - Результаты подбора оптимальных условий иммобилизации

клеток Р.рюкейи

Длительность иммобилизаций,' час Температура, : V , °Р, ; Концентрация биомассы М±т, х109м.к./мл Изменение концентрации биомассы, %

1 г 5 ■ 21 37 41 0,02±0,001 0,65±0,048 1,05+0,072 0,03+0,009 -98,19 -42,48 -9,48 -97,35

2 ' 5 21 • 37 - 41 0,01±0,001 1,75+0,065 2,40±0,039 0,03+0,009 ' -99,12 +54,87 +112,39 -97,35

4 5 21 37 41 0,01±0,001 U0±0,009 2,00+0,009 0,01+0,001 -9735 +29,31 +76,99 -99,10

6' " •■'" 5 21 37 41 0,01±0,001 1,25+0,009 1,90+0,080 0,04±0,009 -99,12 +10,62 +68,14 -96,46

16 5 21 37 41 0 0,09+0,009 0,17±0,001 0,05±0,001 -92,04 -84,95 -95,56

Контроль 1,13+0,006

Р005; п=5

Результатам представленные в таблице 1 свидетельствуют, что оптимальными условиями для проведения иммобилизации Р.рккейи являются температура 37°С и длительность иммобилизации 2 часа, о чем свидетельствует максимальная интенсивность роста и накопления биомассы после культивирования. В связи с этим в дальнейших исследованиях иммобилизация осуществлялась в данном температурном и временном режиме.

Поскольку одним из основных критериев при подборе носителя является .высокая емкость сорбции лиганда, поэтому нами были проведены исследования по оценке емкости алюмосиликатных магнитных сорбентов бактериологическим методом. В результате экспериментов было установлено, что процент иммобилизации микробных клеток наалюмосиликатный

носитель в среднем составляет 71,13%. Емкость асюмосиликатного сорбента в среднем составляет 4,80-109 микробных клеток на 1 г сорбента.

В качестве полимерных носителей при осуществлении иммобилизации нами были испытаны микрогранулированные носители на основе поли-акриламида и альгината натрия. Полученные полиакриламидные сорбенты представляли собой сферические микрогранулы черного цвета диаметром 50 - 100 мкм. Следует отметить, что методика приготовления магнитных полиакрил амидных сорбентов, особенно в асептических условиях, является довольно трудоемкой. Кроме того, в ряде научных публикаций отмечается токсичность ингредиентов полиакрилам идного геля для живых клеток (Луста К. А., 1978).

Помимо полиакрил амидных носителей нами была изучена возможность иммобилизации бактериальных клеток в магнитные альгинатные микрогранулы. Приготовленные в асептических условиях альгинатные носители представляли собой сферические микрогранулы черного цвета диаметром 100-300 мкм. Методика иммобилизации микробных клеток в альгинатные магнитные микрогранулированные носители отличается простотой и быстротой выполнения, обеспечивает щадящие условия иммобилизации живых микроорганизмов и полное включение желаемого количества клеток в носитель. Дальнейшие исследования по лабораторному моделированию роста микроорганизмов активного ила в иммобилизованном состоянии осуществляли с использованием бактерий, включенных в структуру магнитных альгинатных гранул.

Исследование воздействия электромагнитного поля л <: на микроорганизмы очистных сооружений

Использование магнитоуправляемых носителей для иммобилизации микроорганизмов неразрывно связано с вопросом воздействия магнитных полей на биологические объекты, осуществляющие биодеградацию загрязнений сточных вод. Для изучения воздействия электромагнитного поля (ЭМП) различной напряжённости на микроорганизмы активного ила нами был разработана лабораторная установка, генерирующая поле заданных параметров. Установка включала соленоид, в который помещалась пробирка с обрабатываемой суспензией микроорганизмов, лабораторный автотрансформатор, миллиамперметр и стабилизатор напряжения.

При изучении воздействия ЭМП на микроорганизмы было установлено, что поле, создаваемое силой тока в пределах от 5 до 70мА, негативно влияет на рост и накопление биомассы микроорганизмов основного штамма активного ила. При изучении воздействия ЭМП меньшей напряжённо-

сти на микроорганизмы штамма P.pickettii было установлено, что оптимальные для роста этих микроорганизмов параметры лежат в узких пределах от 13,13 до 17,50 А/м (рисунок 2). При этом выраженный максимум накопления биомассы наблюдается при наложении ЭМП напряжённостью 15,75 А/м. В этих условиях интенсивность роста культуры повышалась на 34,62 % по сравнению с контролем. Таким образом, дальнейшие исследования по изучению эффективности роста иммобилизованных в магнитные носители микроорганизмов были проведены в условиях применения ЭМП напряженностью 15,75 А/м.

Исследование эффективности роста микроорганизмов, иммобилизованных в магнитные носители

Культивирование иммобилизованных в магнитные носители микроорганизмов сопряжено с применением для управления или удерживания бактериальных клеток электромагнитного поля (ЭМП) определенной напряженности. В экспериментах по лабораторному моделированию в качестве инокулята использовали односуточную культуру Pseudomonas pickettii, иммобилизованную в альгинатном магнитном носителе. Пробирку с инокулятом в жидкой питательной среде помещали в гнездо прибора, генерирующего электромагнитное поле и выращивали в течение суток при температуре 37°С. Выращивание культуры проводили в условиях применения ЭМП напряженностью 15,75 А/м. Сравнение интенсивности роста и накопления биомассы осуществляли фотоколориметрическим методом по измерению оптической плотности после 24 ч инкубации микроорганизмов в экспериментально подобранной жидкой питательной среде. В качестве контроля применяли иммобилизованную культуру, выращиваемую в питательной среде без использования ЭМП.

В результате экспериментов было установлено, что выращивание иммобилизованных клеток микроорганизмов активного ила в ЭМП интенсифицирует их ростовые характеристики в среднем на 48,45% (таблица 2).

Н, А/м

-♦-ЭМП

-♦-контроль Рисунок 2 - Влияние электромагнитного поля

на культуру P.pickettii

Таблица 2. - Результаты выращивания иммобилизованных клеток активного ила в жидкой питательной среде *

Номер опыта Наличие ЭМП Концентрация биомассы, х109м.ю/мл Прирост биомассы при использовании ЭМП, %

1 + 1,43 0,90 58,88

2 + 1,60 1,10 45,45

3 + 1,47 1,05 40,00

4 + 1,51 1,00 51,00

5 + 1,47 1,00 47,00

Среднее + 1,50±0,067 48,45

значение - 1,00±0,076

Р<0,05; п = 5

Основным из достоинств применения иммобилизованных к+леток является возможность их многократного использования при сохранении ферментативной активности. В связи с этим, по изложенной выше методике проводили трехкратное культивирование одной и той же культуры иммобилизованных клеток при трехкратной смене жидкой питательной среды. После односуточного выращивания в каждом их трех опытов проводили измерение оптической плотности бактериальной взвеси. Полученные результаты, свидетельствуют о возможности использования иммобилизованной культуры микроорганизмов активного ила в нескольких циклах культивирования без потери интенсивности их роста и размножения.

Таким образом, в процессе экспериментальных исследований нами было проведено лабораторное моделирование процесса культивирования иммобилизованных микроорганизмов в условиях применения ЭМП, необходимого для удерживания и управления клетками, фиксированными в магнитные носители.

Влияние флокулянтов на жизнедеятельность микроорганизмов, осуществляющих очистку сточных вод

Одной из основных проблем использования, как свободных, так и иммобилизованных микроорганизмов в очистке сточных вод является образование

большого количества отработанной биомассы так называемого осадка сточных вод. До последнего времени осадок обрабатывался на иловых площадках, которые требуют больших площадей. Применение современного обезвоживающего оборудования с использованием системы предварительного флокуля-ционного кондиционирования позволяет на порядок сократить объемы жидких осадков и тем самым существенно снизить нагрузку на площадки-накопители. Наиболее часто для этих целей применяются синтетические флокулянты различной химической природы, которые, попадая в очистные сооружения, могут оказывать токсическое влияние на микроорганизмы активного ила. Поэтому важным вопросом технологии очистки сточных вод на стадии обезвоживания избыточной биомассы является влияние флокулянта на жизнедеятельность микроорганизмов, осуществляющих биологическую очистку.

Нами были проведены исследования по определению влияния различных концентраций флокулянтов, используемых для обезвоживания активного ила, на интенсивность роста бактериальной микрофлоры, осуществляющей биологическую очистку сточных вод.

В качестве биологического объекта исследования была использована бактериальная ассоциация микроорганизмов, находящаяся в надиловой жидкости после отстаивания хлопьев активного ила и выделенная из нее чистая культура Р. рккейи, преобладающая в бактериальной популяции активного ила. По литературным данным микробиологический состав надиловой жидкости соответствует составу микрофлоры активного ила.

Исследование влияния флокулянтов на биологические объекты проводили фотоколориметрическим методом, регистрируя изменения концентрации биомассы в жидкой питательной среде по оптической плотности бактериальной суспензии, и макрокультуральным методом.

В результате проведенных исследований определен диапазон пороговых концентраций флокулянтов КФ-99 КФ-91, Росфок КФ, ВПК-402, вызывающий ингибирование роста микроорганизмов активного ила, составляющий 1-10 мг/л. Следует отметить, что установленные пороговые концентрации достаточно высоки, в реальной системе можно ожидать инги-бирующее действие в поверхностном слое частиц ила, несущих адсорбированный флокулянт. В связи с этим основной задачей по предотвращению накопления флокулянта в сооружениях биологической очистки является строгое соблюдение технологического режима обезвоживания с целью минимизации содержания взвешенных веществ в фильтрате. В качестве перспектив совершенствования процесса очистки сточных вод рекомендуется: использовать на стадии обезвоживания избыточной биомассы флокулянты группы КФ (КФ-91 и КФ-99), поскольку они оказывают наименьшее токсическое действие на биологические объекты.

Модификация оборудования для работы со свободными и иммобилизованными микроорганизмами

Оборудование, применяемое в промышленной технологии для культивирования свободных и иммобилизованных микробных клеток, зачастую недостаточно эффективно и биологически безопасно. В связи с этим нами была проведена модификация ферментера, электробиофильтра и фильтрующей центрифуги, используемых в технологических процессах выращивания микроорганизмов.

Для культивирования свободных и иммобилизованных микроорганизмов была разработана новая конструкция установки, в которой можно работать с культурами в условиях биологической безопасности.

Обычно используемые установки не обеспечивают полной биологической безопасности из-за возможного выхода через неплотные сочленения в технологических узлах и патрубках бактериальных аэрозолей, образующихся в результате перемешивания и аэрации питательной среды как при посеве и отборе проб, так и в процессе культивирования микроорганизмов. Это связано с тем, что в известных установках заполнение ферментера инокулятом, отбор проб и конечного продукта происходит сжатым воздухом посредством компрессора или насоса. Компрессор в существующих установках предусмотрен и для подачи воздуха в процессе культивирования. При нагнетании воздуха в культуральном сосуде (ферментере), а так же в трубопроводах создается избыточное давление, в результате чего возникает реальная угроза выброса образующихся бактериальных аэрозолей. Особую опасность в этих условиях представляет культивирование патогенных микроорганизмов. Предлагаемая нами установка позволяет устранить указанный недостаток.

Разработанная установка для культивирования микроорганизмов, состоит из культурального сосуда, снабженного перемешивающим устройством, патрубками для подачи воздуха, коррегирующих растворов, иноку-лята, отбора проб и отвода отработанного воздуха, компрессором для подачи воздуха в сосуд, рН-метром, и термостатирующим устройством. Предлагаемая нами установка отличающаяся от известных тем, что она снабжена вакуумным насосом, подключенным к патрубкам отвода отработанного воздуха и отбора проб, и системой очистки отработанного воздуха, состоящей из емкостей с дезинфицирующими растворами. В условиях работы с микроорганизмами I и II групп патогенности в предложенную конструкцию установки включают бокс безопасности с фильтрами тонкой очистки. Конструкция установки представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 — Установка для культивирования непатогенных микроорганизмов

I - культур альный сосуд, 2 — пробка, 3 — крышка, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 - патрубки,

II — импеллер, 12 — магнитный привод, 13 — компрессор, 14 — рН-метр,

15 - рН-электрод, 16 - термостатирующее устройство, 17 — нагревательный элемент, 18 — термистор, 19 - перистальтический насос, 20 - вакуумный насос, 21 - емко.сть с дезинфецирующим раствором, 22, 23, 24 - клапаны, 26, 28, 30 -фильтры очистки воздуха, 27 — инокулятор, 29 - пробоотборник.

Следует отметить, что конструкция ферментера в разработанной нами установке позволяет проводить глубинное культивирование, как свободных, так и иммобилизованных микробных клеток в электромагнитном поле, что достигается посредством введения в ферментационный сосуд соленоида.

Предложенная конструкция установки может найти применение в биотехнологии для исследования процессов культивирования бактериальных клеток, получения биомассы и продуктов микробного синтеза, а так же в экологических целях для локальной биологической очистки сточных вод.

Для увеличения степени биологического окисления нами была разработана конструкция электробиофильтра для очистки сточных вод.

В предлагаемой конструкции электробиофильтра в качестве газовой фазы используются пузырьки электролитических газов, при этом пузырьки кислорода поднимаются вверх в зону активного ила или биопленки с микроорганизмами, а пузырьки водорода вместе с очищенной водой уходят вниз под электродную систему в отстойники второй очереди.

Электобиофильтр состоит из корпуса, в нижней части которого закреплена решетка. На решетке установлена насадка с иммобилизованными микроорганизмами активного ила или биопленки. В верхней части корпуса над насадкой закреплен патрубок с распределительной тарелкой для равномерной подачи очищаемой воды. Под решеткой установлен электродный модуль в виде двух сеток с зазором. На рисунке 4 приведена схема предлагаемой конструкции электробиофильтра.

Избыточный кислород

*н!н!н!н!н!н!н!н!и' 1111111

Рисунок 4 - Схема электробиофильтра для очистки сточных вод:

1- корпус; 2- патрубок с распределителем очищаемой жидкости; 3 - патрубок для отвода очищаемой жидкости; 4 — сетка - анод; 5 — сетка - катод; 6 — выпрямитель тока; 7 - опорная решетка для насадки; 8 - насадка; 9 -диэлектрический изолятор; 10 —опора; 11 — диэлектрическая прокладка.

в предлагаемой конструкции электробиофильтра отводиться из корпуса сверху, а очищаемая вода снизу. Чтобы не допустить смешения пузырьков кислорода и водорода, анод, на котором образуются при электролизе пузырьки кислорода, должен быть установлен выше катода, скорость всплы-вания пузырьков кислорода должна быть больше скорости течения воды в насадке, скорость всплывания пузырьков водорода должна быть меньше скорости стекания очищенной воды в зазоре между анодом и катодом.

Разработанная конструкция электродного модуля позволяет получать пузырьки кислорода почти в 3 раза больше пузырьков водорода. Так, средний размер пузырьков кислорода составляет 61 мкм, а водорода — 23 мкм. При этом самые крупные пузырьки водорода будут иметь величину 46 мкм с фракционной долей 1,5 %, а самые мелкие пузырьки кислорода — 38 мкм с фракционной долей 4%.

Согласно литературным данным, применение кислорода вместо воздуха позволяет повысить эффективность использования кислорода с 8-9 % до 90-96%, то есть более чем в 10 раз и увеличить окислительную мощность в 5-6 раз (Родионов А. И., Клушин В. Н., Торочешников Н. С., 1989).

Для подтверждения целесообразности использования предлагаемой конструкции электробиофильтра нами были проведены сравнительные

расчеты технологических параметров и геометрических размеров биофильтра и электоробиофильтра по заданной производительности, начальному и конечному значению биологическою потребления кислорода (БПК) в очищаемой вод, интегральным кинетическим кривым зависимости БПК от времени.

В результате проведенных расчетов было установлено, что при одинаковых размерах биофильтра и электробиофильтра степень очистки по БПК увеличивается с 0,7 до 0,938 (на 34%). Этот эффект достигается за счет увеличения времени пребывания пузырьков кислорода в очищаемой воде, а так же посредством получения более мелких по размерами пузырьков кислорода по сравнению с пузырьками воздуха и непосредственного использования микроорганизмами для дыхания молекул кислорода без его поиска в пузырьках воздуха. Таким образом, использование предлагаемой конструкции электробиофильтра для очистки сточных вод с помощью иммобилизованных микроорганизмов является целесообразным.

Для обезвоживания отработанной биомассы нами была разработана конструкция фильтрующей центрифуги. Данная фильтрующая центрифуга позволяет проводить быструю локальную валковую регенерацию фильтровальной поверхности от тонкодисперсных мажущихся осадков. Фильтрующая центрифуга содержит корпус, расположенный в нём перфорированный ротор, привод вращения ротора, патрубков подачи исходной суспензии и слива жидкой фазы, средств для непрерывной регенерации боковой поверхности ротора в виде валика, установленного на валу параллельно боковой поверхности ротора. Валик с валом размещены в зазоре между боковой поверхностью ротора и корпусом. Вал связан с отдельным приводом вращения. Валик и вал могут быть установлены осе-симметрично, как показано на фиг.1 и 3 или как показано на фиг.2. Боковая поверхность валика может быть выполнена в виде овала (фиг.1) или эллипса (фиг.2) или в виде многогранника (фиг.З) (рисунок 5).

Фиг.1 Фиг.2 Фиг.З

Рисунок 5 - Фильтрующая центрифуга.

1 — корпус, 2 - перфорированный ротор, 3 - привод вращения ротора, 4 — патрубок для подачи исходной суспензии, 5 - патрубок для слива жидкой фазы, 6 — валик, 7 — вал, 8 — привод вращения.

Предлагаемая конструкция фильтрующей центрифуги позволяет вести одновременно процессы фильтрования и регенерации, что увеличивает производительность. Уменьшаются затраты времени на остановку и очистку пор боковой фильтрующей поверхности с использованием известных методов: сжатым воздухом, обратным потоком жидкости, вибрацией и т.д. Одновременное использование в устройстве для непрерывной регенерации двух эффектов: гидроклина и гидроудара, позволяет развивать высокие пульсирующие противодавления до 20-30 атм на локальных участках боковой поверхности ротора, проходящих при давлении вблизи поверхности валика, что позволяет разделять в предлагаемой конструкции центрифуги отработанную биомассу, поступающую после очистки сточных вод.

Разработанная нами конструкция центрифуги может найти применение в биотехнологии для отделения клеток от культуральной жидкости, а также при очистке промышленных стоков и стоков коммунальных служб.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что преобладающим штаммом бактериальной популяции активного ила аэротенков станции аэрации острова Голодный Волгоградской области является штамм Pseudomonas pickettii (среднее содержание по сезонам года составляет 60%).

2. Подобраны методики иммобилизации аборигенного штамма Р. pickettii в магнитные полимерные и алюмосиликатные носители и выявлено увеличение интенсивности роста микробной популяции после иммобилизации клеток в полимерные альгинатные носители (на 29,01%) и носители на основе алюмосиликатов (на 112,39%).

3. Установлено увеличение интенсивности роста свободных и иммобилизованных микроорганизмов Р. pickettii под воздействием ЭМП промышленной частоты на 34,62% и 48,45% соответственно.

4. Определен диапазон пороговых концентраций флокулянтов КФ-99 КФ-91, Росфок КФ, ВПК-402, вызывающий ингибирование роста микроорганизмов активного ила, составляющий 1-10 мг/л.

5. Проведена модификация установки для культивирования микроорганизмов, электробиофильтра и фильтрующей центрифуги (патент РФ № 2250804) для усовершенствования технологии выращивания свободных и иммобилизованных микробных клеток.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Федотова Л. В., Владимцева И. В., Колотова О. В. Культивирование иммобилизованных форм микроорганизмов активного ила аэротенков // Процессы и оборудование экологических производств: Тез. докл. VI традиционной науч.-технич. конф. стран СНГ / Волг! ТУ и др. — Волгоград, 2002. — С. 23 —27.

2. Колотова О. В., Владимцева И. В., Голованчиков А. Б., Федотова Л. В. Выделение и идентификация микроорганизмов активного ила очистных сооружений // Процессы и оборудование экологических производств: Тез. докл. VI традиционной научно-технической конференции стран СНГ / ВолгГТУ и др.-Волгоград, 2002. - С. 27 - 30.

3. Колотова О. В., Федотова Л. В., Владимцева И. В., Голованчиков А. Б. Интенсификация биоэкологических процессов при аэробной биологической очистке городских сточных вод // VII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области, Волгоград, 12-15 ноября 2002 г. Направл. №16: Экология, охрана окружающей среды, строительство: тез. докл. / Волшгр. гос. архит. - строит, акад. и др. — Волгоград, 2002. - С. 140 —142.

4. Колотова О. В., Федотова Л. В., Владимцева И. В., Голованчиков А. Б. Лабораторное моделирование очистки сточных вод иммобилизованными магнитоуправляемыми микроорганизмами // VII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области, Волгоград, 12-15 ноября 2002 г. Направл. №16: Экология, охрана окружающей среды, строительство: тез. докл. / Водгогр. гос. архит. - строит, акад. и др. - Волгоград, 2002. - С. 142 -143.

5. Колотова О. В., Владимцева И. В., Голованчиков А. Б., Федотова Л. В. Интенсификация роста микроорганизмов активного ила сооружений биологической очистки // Экологические системы и приборы.—2003.—№9. — С. 20 — 22.

6. Владимцева И. В., Колотова О. В., Федотова Л. В., Древин Е. Н. Использование магнитоуправляемых иммобилизованных систем для экологического мониторинга биологических объектов во внешней среде и пищевых продуктах // Системные технологии продовольственного сырья и пищевых продуктов: Матер, международ, науч. - практич. конференции / Рос. акад. с.-х. наук,ВНИТИММСиППЖ-М.,2003.-С. 133- 138.

7. Фильтрующая центрифуга: Пах 2250804 Российская Федерация, МКИ 7 В 04 В 15/06 / А. Б. Голованчиков, А. Б. Дулькин, Н. А. Дулькина, Л. В. Федотова, Л. С. Шустова; ВолгГТУ. - 2005. - С. 10.

8. Потапова Л. В., Колотова О. В., Владимцева И. В., Очистка сточных вод с помощью иммобилизованных форм микроорганизмов активного ила аэротенков очистных сооружений острова Голодный Волгоградской области // IX Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области, Волгоград, 9-12 ноября 2004 г. Направл. №16: Экология, ох-

рана окружающей среды, строительство: тез. докл. Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития Волгогр. гос. архит. - строит, акад. и др. - Волгоград, 2005. — С.124 - 126.

9. Потапова Л. В., Владимцева И. В., Колотова О. В. Подбор оптимальных условий иммобилизации микроорганизмов активного ила на магнитные носители // Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития: сб. науч. тр. по матер, науч.-пракг. конф., 1-15 окт. 2005 г. / Науч. - иссл. проект. - констр. ин-т мор. флота Украины. - Одесса, 2005. - Т. 1. - С. 17 - 18.

10. Потапова Л. В., Владимцева И. В., Колотова О. В. Иммобилизация микроорганизмов активного ила на магнитные носители // Современные наукоемкие технологии. — 2005. — №9. — С. 69 — 71.

11. Влияние флокулянтов на жизнедеятельность микроорганизмов активного ила аэротенков / Л. В. Потапова, И. В. Владимцева, А. В. Навроцкий, О. В. Колотова // Экологические системы и приборы. - 2006. - №5. - С. 9 -12.

12. Голованчиков А. Б., Владимцева И. В., Гермашева Ю. С., Потапова Л. В., Могилевская И. В. Моделирование работы электробиофильтра // Сборник материалов по итогам работы Всероссийского семинара заведующих кафедрами экологии и охраны окружающей среды / Пермский гос. техн. ун-т. - Пермь, 2006. - С. 44 - 49.

13. Потапова Л. В., Владимцева И. В., Колотова О. В., Тюменцева И. С., Жарникова И. В., Чернов А. Б. Магнитные носители для иммобилизации микроорганизмов активного ила: поиск оптимальных условий иммобилизации // Водоочистка. - 2006. - №6. - С. 11-16.

14. Голованчиков А. Б., Владимцева И. В., Соколова И. В., Гермашева Ю. С., Потапова Л. В. Математическое моделирование работы аппаратов биологической очистки с использованием кислорода электролиза воды // Изв. Тульского государственного университета. Серия «Экология и рациональное природопользование». - 2006. - Вып. 1. - С. 171 - 182.

Подписано в печать 24.10.2006 Формат 60x84 1/16 Усл.печ.л. 1,28 Уч.-изд.л. 1,05

Бумага офсетная Тираж 100 экз. Заказ 378

Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе Ставропольского государственного университета. 355009, Ставрополь, ул.Пушкина, 1.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Потапова, Лариса Витальевна

Введение

Глава 1. Обзор литературы Ю

1.1. Микрофлора сооружений аэробной биологической очистки сточных вод

1.2. Использование иммобилизованной микрофлоры в очистке сточных вод

1.3. Методы получения иммобилизованных микробных клеток

1.4. Действие магнитных и электромагнитных полей на жизнедеятельность микроорганизмов

1.5. Применение флокулянтов для кондиционирования осадка при очистке сточных вод

Глава 2. Материалы и методы

2.1. Объекты исследования 49 2.1.1. Биологические объекты исследования 49 2.1.2 Сорбенты, используемые для иммобилизации микроорганизмов 49 2.1.3. Флокулянты 5 \

2.2. Питательные среды и реактивы

2.3. Методы исследования

2.4. Статистическая обработка результатов

Глава 3. Собственные исследования

3.1. Выделение и идентификация микроорганизмов сооружений биологической очистки

3.2. Разработка методов иммобилизации микроорганизмов в магнитные носители

3.2.1. Ковалентная иммобилизации микроорганизмов на магнитные носители

3.2.2. Иммобилизация путем включения микробных клеток в полимерные гели

3.3. Исследование воздействия электромагнитного поля на микроорганизмы очистных сооружений

3.3.1. Создание экспериментальной установки

3.3.2. Исследование воздействия электромагнитного поля на интенсивность роста микроорганизмов

3.3.3. Исследование эффективности роста микроорганизмов, иммобилизованных в магнитные носители

3.4. Влияние флокулянтов на жизнеспособность микроорганизмов сооружений биологической очистки

Глава 4. Модификация оборудования для работы со свободными и иммобилизованными микроорганизмами

4.1. Установка для культивирования микроорганизмов

4.2. Разработка конструкции электробиофильтра j q i

4.3. Конструкция фильтрующей центрифуги для обезвоживания отработанной биомассы Обсуждение результатов Ю7 Выводы 116 Список использованной литературы \ \ 7 Приложение

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

КВЧ - коротковолновое электромагнитное излучение м.к. - микробные клетки

МП - магнитное поле

МС - магнитный сорбент

ПААГ - полиакриламидный гель

ПеМП - переменное магнитное поле

ПМП - постоянное магнитное поле

СГК - солянокислый гидролизат казеина

ЭМП - электромагнитное поле

ФР - физиологический раствор

Введение Диссертация по биологии, на тему "Иммобилизация в магнитные носители микроорганизмов, осуществляющих очистку сточных вод"

В настоящее время все более широкое применение находят природоохранные биотехнологии с использованием иммобилизованной микрофлоры. Закрепленные на твёрдых носителях микроорганизмы в самых разнообразных по конструкциям реакторах (биофильтрах) применяются уже более века. Однако только в последние годы две основополагающие идеи -использование микроорганизмов-деструкторов и их закрепление на нерастворимых в воде носителях - произвели переворот в биологической очистке воды. В системе с иммобилизованными (фиксированными) микроорганизмами отпадает необходимость в рециркуляции воды, а в условиях прямоточности обеспечивается пространственная сукцессия микроорганизмов. Иммобилизация клеток микроорганизмов позволяет осуществлять сложные многостадийные процессы, обусловливает лучшую защищенность клеток от воздействия экстремальных факторов, создает высокую концентрацию клеток в реакторе (Скрябин Г. К., Кощеенко К. А., 1984; Фомичев В. Т., Доскина Э. П., Воронович Н. В. и др., 2001; Форстер К. Ф., Вейз Д. А., 1990). Закрепление способствует прочной фиксации клеточной массы микроорганизмов-деструкторов. Кроме того, иммобилизованные микроорганизмы во многих случаях менее чувствительны к токсичным субстратам (Первушин Ю. В., Куликов Н. И., 1990; Пирог Т. П., Шевчук Т. А., Волошина И. Н. и др., 2005).

В последние годы в некоторых областях биотехнологии используются микроорганизмы, иммобилизованные в магнитные носители. Преимуществом этого является простота управления микроорганизмами с помощью магнитного поля разной напряженности, быстрота сепарации иммобилизованных клеток. Использование иммобилизованных в магнитные носители микроорганизмов для очистки сточных вод является новой и неизученной областью исследований.

Применение магнитных носителей для иммобилизации микроорганизмов неразрывно связано с вопросом воздействия магнитных полей на биологические объекты, осуществляющие биодеградацию загрязнений сточных вод. Накоплен достаточно обширный материал о положительном влиянии электромагнитных полей различной природы на интенсивность роста и накопления биомассы практически важных микроорганизмов (Владимцева И. В., Самыгин В. М., Степин А. А. и др., 2001; Подколзин А.А., 1994; Симаков Ю.Г., 1986). Показано, что под воздействием магнитного поля изменяются такие признаки, как термотолерантность, химическая устойчивость, антибиотикорезистентность, вирулентность, а длительное воздействие может вызвать изменение тинкториальных, морфологических, культуральных и биохимических свойств (Остапенков А. М., Меринов Н. С., Каптерова Ю. В. и др., 1978). В литературе, посвященной вопросам взаимодействия микроорганизмов с энергетическими полями, до настоящего времени отсутствуют чёткие данные о влиянии последних на микрофлору очистных сооружений. Таким образом, перспективность исследования вопросов воздействия электромагнитного поля на иммобилизованные в магнитные носители микроорганизмы очистных сооружений очевидна.

Одной из основных проблем использования иммобилизованных микроорганизмов в очистке сточных вод является образование большого количества биомассы. В течение года на одного условного жителя на очистные сооружения поступает 25-30 кг органических и минеральных веществ, которые в процессе очистки сточной воды выделяются в виде суспензий микроорганизмов объемом 600-800л. В отличие от других видов отходов их количество не может быть снижено изменением экономических и социальных стимулов в обществе. Применение современного обезвоживающего оборудования с использованием системы предварительного флокуляционного кондиционирования позволяет на порядок сократить объемы жидких осадков (Запольский А. Г., Баран А. А.,

1987), в связи с этим важным вопросом технологии очистки сточных вод на стадии обезвоживания избыточной биомассы является влияние флокулянта на жизнедеятельность микроорганизмов, осуществляющих биологическую очистку.

Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы заключалась в усовершенствовании технологии биологической очистки сточных вод, основанной на использовании иммобилизованных форм микроорганизмов.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

- из бактериальной популяции активного ила аэротенков выделить штамм, играющий основную роль в очистке сточных вод;

- подобрать методики иммобилизации выделенного штамма в магнитные носители и исследовать интенсивность роста иммобилизованных микроорганизмов;

- изучить воздействие электромагнитного поля на скорость роста свободной и иммобилизованной микробной культуры;

- исследовать влияние флокулянтов, применяемых на стадии обезвоживания избыточной биомассы, на микроорганизмы очистных сооружений;

- усовершенствовать оборудование, применяемое в технологии выращивания свободных и иммобилизованных форм микроорганизмов.

Научная новизна

- впервые установлено, что преобладающим штаммом бактериальной популяции активного ила очистных сооружений острова Голодный Волгоградской области является штамм Pseudomonas pickettii (среднее содержание по сезонам года составляет 60%);

- получены новые экспериментальные данные об интенсификации роста иммобилизованного в магнитные носители бактериального штамма

P. pickettii при выращивании в электромагнитном поле;

- предложены новые конструкции установки для культивирования свободных и иммобилизованных микроорганизмов (положительное решение по заявке № 2005108254/13, приоритет от 23.03.2005), электробиофильтра и фильтрующей центрифуги (патент РФ № 2250804).

Практическая и теоретическая значимость

- применение иммобилизованных в полимерные и алюмосиликатные носители микроорганизмов перспективно для интенсификации работы сооружений биологической очистки;

- установленный диапазон пороговых концентраций флокулянтов позволяет определить возможность их использования в технологии очистки сточных вод;

- применение усовершенствованной установки для выращивания микроорганизмов, электробиофильтра и фильтрующей центрифуги способствует повышению эффективности и безопасности работы технологического оборудования;

- материалы диссертации используются в учебном процессе по курсам «Основы микробиологии» и «Основы биотехнологии» для студентов химико-технологического факультета Волгоградского государственного технического университета и оформлены в виде четырех учебно-методических указаний.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- в активном иле очистных сооружений (острова Голодный Волгоградской области) преобладает штамм Pseudomonas pickettii;

- иммобилизация микроорганизмов активного ила в альгинатные и алюмосиликатные носители увеличивает скорость роста микробной популяции;

- под воздействием электромагнитного поля промышленной частоты происходит интенсификация жизнедеятельности микроорганизмов активного ила;

- для обеспечения эффективной работы сооружений биологической очистки сточных вод необходимо учитывать токсическое влияние флокулянтов на жизнедеятельность микроорганизмов активного ила.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены и обсуждены на VI научно-технической конференции стран СНГ «Процессы и оборудование экологических производств» (Волгоград, 2002); на научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние пути развития» секция «Биология, медицина, ветеринария и фармацевтика» Научно-исследовательского проектно-конструкторского института морского флота Украины (Одесса, 2005г.); на 8-ой заочной электронной конференции «Современные проблемы загрязнения окружающей среды» Российской академии естествознания (Москва, 2005г.); на IIV, IX, X Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области проводимых в ВолгГАСУ (Волгоград, 2002; 2004; 2005); на 39-43 научных конференциях проводимых в ВолгГТУ (Волгоград, 2002-2006).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 13 научных работ и получен один патент на изобретение.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, результатов собственных исследований, главы «Обсуждение результатов», выводов, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 144 страницах, содержит 19 таблиц, 11 рисунков, список литературы из 178 наименований, включающий 33 зарубежных источников.

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология", Потапова, Лариса Витальевна

выводы

1. Установлено, что преобладающим штаммом бактериальной популяции активного ила аэротенков станции аэрации острова Голодный Волгоградской области является штамм Pseudomonas pickettii (среднее содержание по сезонам года составляет 60%).

2. Подобраны методики иммобилизации аборигенного штамма Р. pickettii в магнитные полимерные и алюмосиликатные носители и выявлено увеличение интенсивности роста микробной популяции после иммобилизации клеток в полимерные альгинатные носители (на 29,01%) и носители на основе алюмосиликатов (на 112,39%).

3. Установлено увеличение интенсивности роста свободных и иммобилизованных микроорганизмов P. pickettii под воздействием ЭМП промышленной частоты на 34,62% и 48,45% соответственно.

4. Определен диапазон пороговых концентраций флокулянтов КФ-99 КФ-91, Росфок КФ, ВПК-402, вызывающий ингибирование роста микроорганизмов активного ила, составляющий 1-10 мг/л.

5. Проведена модификация установки для культивирования микроорганизмов, электробиофильтра и фильтрующей центрифуги (патент РФ № 2250804) для усовершенствования технологии выращивания свободных и иммобилизованных микробных клеток.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Потапова, Лариса Витальевна, Волгоград

1. Алавердян, Ж. Р. Влияние магнитных полей на фазы роста и кислотообразующую способность молочнокислых бактерий / Ж. Р. Алавердян, Л. Г. Акопян, Л. М. Чарян // Микробиология. 1996. - Т. 65, №2.-С. 241-244.

2. Аринбасарова, А. Ю. Ковалентное связывание клеток с активированным силикагелем / А. Ю. Аринбасарова, К. А. Кощеенко // Прикладная биохимия и микробиология. 1989. - Т. 16, вып. 6. - С. 854-861.

3. Аристархов, В. М. Физико-химические основы первичных механизмов биологического действия магнитного поля / В. М. Аристархов, П. А. Пирузян, В. П. Цебышев // Реакции биологических систем на магнитные поля. М., 1978.-С. 16-25.

4. Афанасьев, Е. Н. Научно-методические аспекты экспресс-диагностики возбудителей особо опасных зоонозных инфекций (чума, бруцеллез, сибирская язва): дис. . д-ра мед. наук / Е. Н. Афанасьев. Ростов н/Д, 2000.-307 с.

5. Баран, А. А. Флокулянты в биотехнологии / А. А. Баран, А. Я. Тесленко. -Л.: Химия, 1990.-144 с.

6. Баснакьян, И. А. Культивирование микроорганизмов с заданными свойствами / И. А. Баснакьян. М.: Медицина, 1992. - 192 с.

7. Берджи, Д. Краткий определитель бактерий / Д. Берджи. М.: Мир, 1980.-495 с.

8. Беляков, В. Д. Псевдомонады и псевдомонозы / В. Д. Беляков, Л. А. Ряпис, В. И. Илюхин. М.: Медицина, 1990. - 224 с.

9. Билоборов, В. М. Об информационном и энергетическом влиянииэлектромагнитного излучения на бактериальные клетки / В. М. Билобров, П. К. Хиженков // Электронная обработка материалов. 1993. -№2.-С. 63-67.

10. И. Биосинтез фибринолитических протеаз иммобилизованными клетками Nocardia minima 1 / Н. С. Егоров, И. Б. Котова, Н. С. Ландау и др. // Ферменты микроорганизмов: сб. ст. М., 1989. - Ч. 2. - С. 195-211.

11. Биосорбенты для иммобилизации белковых комплексов ферментных препаратов / О. В. Воробьева и др. // Биотехнология. 2004. - № 2. - С. 70-75.

12. Биотехнология: справочник / под ред. Н.С. Егорова, Д. Д. Самуилова. -М.: Высшая школа, 1987. Т.6. - 312 с.

13. Брыкалов, А. В. Получение биопрепаратов на основе методов сорбции и иммобилизации: дис. . д-ра мед. наук / А. В. Брыкалов. СПб., 1993. -330 с.

14. Веркин, В. И. Влияние слабого магнитного поля на некоторые виды бактерий / В. И. Веркин, С. И. Бондаренко, В. И. Шеремет // Микробиология. 1976. - Т. 45, № 6. - С. 1067-1070.

15. Влияние физических и биологических факторов на накопление дрожжевых клеток при электромагнитном культивировании / В. В. Погорелов, Л. В. Кислая, Т. Е. Мудрак и др.; Укр. гос. ун-т пищ.технол. Киев, 1996. - 10 с.

16. Влияние флокулянтов на жизнедеятельность микроорганизмов активного ила аэротенков / Л. В. Потапова, И. В. Владимцева, А. В. Навроцкий, О. В. Колотова // Экологические системы и приборы. 2006. - № 5. - С. 9-12.

17. Включение клеток Rhdococcus ruber в полимерный криогель на основе поливинилового спирта / А. Ю. Гаврин и др. // Актуальные аспекты современной микробиологии: тез. Всерос. Молодеж. шк.-конф., г. Москва, 1-3 ноября 2005 г. -М., 2005. С. 85-86.

18. Влияние магнитных полей на биологические объекты / под ред. Ю. А. Холодова. М.: Наука, 1971. - 215 с.

19. Влияние соотношения альгинат агар на свойства иммобилизованной пенициллинамидазы, полученной включением в гель альгината кальция / Д. А. Кадималиев и др. // 24-е Огаревские чтения: тез. докл. науч. конф. - Саранск, 1995.-С. 19-20.

20. Влияние переменного электромагнитного поля на активностьпродуцента эластотеразы / В. А. Кудря, В. Б. Пичко, Н. В. Колтукова и др. // Микробиологический журнал. 1991. - Т. 53, № 2. - С. 28-32.

21. Возможности использования магнитных полей в процессах культивирования клеток животных на магнитных микроносителях / Р. А. Али-заде и др. // Новые направления биотехнол.: тез. докл. Всесоюз. конф. Пущино, 1988. - С. 37-38.

22. Вопросы теории и практики магнитной обработки воды и водных систем: сб. 2-го Всесоюз. совещания. -М.: Цветинформация, 1971.-316 с.

23. Гвоздяк, П. И. Иммобилизованные клетки в биотехнологии / П. И. Гвоздяк. Пущино, 1987. - С. 56-61.

24. Гвоздяк, П. И. Очистка сточных вод прикреплеными микроорганизмами / П. И. Гвоздяк, Г. Н. Дмитренко, Н. И. Куликов // Химия и технология воды. 1985.- Т. 7, № 1. - С. 64-68.

25. Голубовская, Э. К. Биологические основы очистки воды / Э. К. Голубовская. М.: Высшая школа, 1978. - 268 с.

26. Градова, Н. Б. Лабораторный практикум по общей микробиологии / Н. Б. Градова, Е. С. Бабусенко, И. Б. Горнова. М.: ДеЛи принт, 2001. - 131 с.

27. Гусев, М. В. Влияние электромагнитного излучения миллиметрового диапазона низкой интенсивности на рост цианобактерий / М. В. Гусев,

28. А. X. Тамбиев, Н. Н. Кирикова // Микробиология. 1990. - Т. 59, вып. 2. - С. 359-360.

29. Гюнтер, J1. И. Некоторые микробиологические и биохимические закономерности процесса биологической очистки сточных вод / JI. И. Гюнтер // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. 1972. -№ 2. - С. 150-156.

30. Даниленко, И. И. Характеристика клеток Staphylococcus aureus-209 после обработки электромагнитным излучением миллиметрового диапазона / И. И. Даниленко // Электронная обработка материалов. -1987.-№1.-С. 59-63.

31. Девятков, Н. Д. Роль синхронизации в воздействии слабых электромагнитных сигналов мм диапазона волн на живые организмы / Н. Д. Девятков, М. Б. Голант, А. С. Тагер // Биофизика. 1983. - Вып. 5. -С. 895-896.

32. Дмитриева, А. П. Интенсификация биологической очистки сточных вод / А. П. Дмитриева // Кокс и химия. 1987. - № 1. - С. 53-56.

33. Дмитриевский, Н. Г. Глубокая биологическая очистка бытовых сточных вод в компактных установках полупогруженных дисковых биофильтров / Н. Г. Дмитриевский, Л. А. Фесик. 1991. - Деп. в УкрНИИНТИ, № 929-Ук91.

34. Егоров, Н. С. Ассоциативные культуры в геле как продуценты фибринолитических протеаз / Н. С. Егоров, Н. С. Ландау, И. Б. Котова // Биосинтез ферментов микроорганизмами: тез. докл. 4 Всесоюз. конф. -Ташкент, 1988.-С. 199-200.

35. Ефременко, В. И. Магносорбенты в микробиологических исследованиях / В. И. Ефременко. Ставрополь: Ставрополье, 1996. - 131 с.

36. Закономерности развития биопленки и особенности образования внеклеточных полимерных веществ штаммом Sphingomonas sp. / К. Г. Иполлитов, А. С. Сироткин, С. А. Понкратова и др. // Биотехнология. -2003.-№3.-С. 3-11.

37. Запольский, А. Г. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды.

38. Свойства. Получение. Применение / А. Г. Запольский, JI. А. Баран. Л.: Химия, 1987.-208 с.

39. Звягинцев, Д. Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями / Д. Г. Звягинцев. М., 1979. - 187с.

40. Интенсификация биологической очистки сточных воднефтеперерабатывающих заводов / Н. И. Павленко, 3. Г. Бега, В. В. Изжеурова, П. И. Гвоздяк // Химия и технология воды. 1989. - Т. 11, № 6.-С. 541-544.

41. Интенсификация процессов биологической очистки в аэротенках / В. Т. Фомичев, Э. П. Доскина, Н. В. Воронович и др. // Поволжский экологический вестник. 2001. - № 8. - С. 88-92.

42. Интенсификация роста микроорганизмов активного ила сооружений биологической очистки / О. В. Колотова, И. В. Владимцева, А. Б. Голованчиков, Л. В. Федотова // Экологические системы и приборы. -2003,-№9.-С. 20-22.

43. Использование иммобилизованных на керамзите клетокнефтеокисляющих микроорганизмов для очистки воды от нефти / Т. П. Пирог, Т. А. Шевчук, И. Н. Волошина и др. // Прикладная биохимия и микробиология. 2005. - № 1. -С. 58-63.

44. Илялетдинов, А. Н. Микробиология и биотехология очистки промыленых сточных вод / А. Н. Илялетдинов, Р. М. Алиева. -Алма-Ата: Гылым, 1990.-223 с.

45. Илялетдинов, А. Н. Иммобилизованные клетки в биотехнологии / А. Н. Илялетдинов, Р. М. Алиева // Проблемы биохимии и физиологии микроорганизмов. Пущино, 1987. - С. 62-72.

46. Иммобилизация клеток бактерий Citrobacter freundii с тирозин-фенол-лигазной активностью в полиакриламидном геле / И. В. Тысяцкая, Е. В. Юнак, К. Н. Войводов и др. // Прикладная биохимия и микробиология. 1985. - Т. 21, вып. 1. -С.41-47.

47. Иммобилизованные клетки микроорганизмов / А. П. Синицин, Е. И. Райнина, В. И. Лозинский и др.. М.: Изд-во МГУ, 1994. - 288 с.

48. Иммобилизация на хитине Bacillus mucilaginosus-продуцентаэкзополисахаридов / Г. Г. Няникова, Е. Э. Куприна, О. В. Пестова и др. // Прикладная биохимия и микробиология. 2002. - Т. 38, № 3. - С. 300304.

49. Иммобилизованные клетки и ферменты / под ред. Дж. Вудворда. М.: Мир, 1988.-215 с.

50. Иммобилизация ферментов на носителях, обладающих магнитными свойствами / В. Г. Бендикене, Б. А. Юодка, Р. М. Казлаускас и др. // Прикладная биохимия и микробиология. 1995. - Т. 31, вып. 4. - С. 393.

51. Карюхина, Т. А. Химия воды и микробиология / Т. А. Карюхина, И. Н. Чурбанова. -М.: Высшая школа, 1974. 346 с.

52. Катионный флокулянт КФ-91 / И. А. Новаков, А. В. Навроцкий, В. А. Навроцкий и др. // Наука производству. - 2000. - № 1. - С. 40-43.

53. Коваленко, Г. А. Углеродминеральные носители для адсорбционной иммобилизации нерастущих бактериальных клеток / Г. А. Коваленко, Е. В. Кузнецова, В. М. Ленская // Биотехнология. 1998. - № 1. - С. 47-56.

54. Коршак, В. В. Полимеры в процессах иммобилизации и модификацииприродных соединений / В. В. Коршак, М. И. Штильман. М, 1984. -261 с.

55. Кощеенко, К. А. Трансформация органических соединений живыми иммобилизованными клетками микроорганизмов / К. А. Кощеенко // Проблемы биохимии и физиологии микроорганизмов. Пущино, 1985. -С. 128-136.

56. Кузькин, С. Д. Синтетические флокулянты в процессах обезвоживания / С. Д. Кузькин, В. П. Небера. М.: Стройиздат, 1963. - 260 с.

57. Куликов, Н. И. Интенсификация процессов очистки сточных вод от ксенобиотиков пространственной сукцессией закрепленных микоорганизмов / Н. И. Куликов // Материалы 1 Всесоюзной конференции по микробиологии очистки воды. Киев, 1982. - С. 29-31.

58. Лабинская, А. С. Микробиология с техникой микробиологических исследований / А. С. Лабинская. М.: Медицина, 1978. - 394 с.

59. Лукьянчикова, Н. П. Иммобилизация иммуноглобулинов на магниточувствительных носителях / Н. П. Лукьянчикова, А. И. Аутеншлюев, Н. А. Брусенцов // Бюллетень СО АМН СССР. 1989. - № 1.-С. 17-21.

60. Луста, К. А. Микрокультуральный метод определения жизнеспособности иммобилизованных клеток микроорганизмов / К. А. Луста // Иммобилизованные клетки микроорганизмов: сб. тр. Пущино, 1978.-С. 164-173.

61. Магнитные носители для иммобилизации микроорганизмов активного ила: поиск оптимальных условий иммобилизации / Л. В. Потапова, И. В. Владимцева, О. В. Колотова, И. С. Тюменцева, И. В. Жарникова, А. Б. Чернов // Водоочистка. 2006. - № 6. - С. 11-13.

62. Магнитная обработка водных систем: тез. докл. IV Всесоюз. совещ. / под. ред. Н. П. Кацубы. -М.: Изд-во НИИТЭХИМа, 1981. 166 с.

63. Маркарова, Е. Н. Эффект КВЧ-излучения у Spirulina platensis в зависимости от состава минеральной среды / Е. Н. Макарова, Н. Н. Кирикова, А. X. Тамбиев // Биотехнология. 1997. - № 11-12. - С. 42

64. Матрончик, Ю. А. Модель фазовой модуляции высокочастотных колебаний нуклеоида в реакции клеток Е. coli на слабые постоянные и низкочастотные магнитные поля / Ю. А. Матрончик, Е. О. Алипов, И. Я. Беляев // Биофизика. 1996. - Т. 41, № 3. - С. 642-649.

65. Маурер, Г. Диск-электрофорез. Теория и практика электрофореза в полиакриламидном геле / Г. Маурер. М.: Мир, 1971. - 248 с.

66. Медико-биологическая статистика / С. Гланц и др.; пер. с англ. Ю. А. Данилова; под ред. Н. Е. Бузикашвили, Д. В. Самойлова. М.: Издат. дом "Практика", 1999. - 459 с.

67. Мепаришвили, Р. М. Влияние магнитного поля на активность сульфатредуцирующих бактерий / Р. М. Мепаришвили, JI. П. Канчавели // Геологическое прогнозирование и технологическая оценка месторождений полезных ископаемых Кавказа. 1991. - № 22. - С. 369370.

68. Ненашева, М. Н. Микробная очистка сточных вод, содержащих токсичные вещества / М. Н. Ненашева, М. Б. Цинберг, Л. Ф. Добрынина // Гигиена и санитария. 1999. - № 1. - С. 52-54.

69. Новый тип волокнистых полимерных носителей микроорганизмов для аэробных биофильтров / А. В. Макаревич, JI. С. Пинчук, М. В. Короткий и др. // Биотехнология. 2005. - № 3. - С. 55-64.

70. Носители биотической и абиотической природы для иммобилизации антител и конструировиния диагностикумов / И. В. Жарникова и др. // Биотехнология. 2005. - № 1. - С. 27-33.

71. Очистки фенолсодержащих сточных вод закрепленными микроорганизмами / П. И. Гвоздяк, Н. Ф. Могилевич, Н. И. Куликов и др. // Химия и технология воды. 1989. - Т. 11, № 1. - С. 73-75.

72. Павлович, С. А. Магниточувствительность и магнитовосприимчивостьмикроорганизмов / С. А. Павлович. Минск: Беларусь, 1981. - 172 с.

73. Панарин, Е. Ф. Водорастворимые полимеры для очистки сточных вод / Е.

74. Ф. Панарин // Успехи химии. 1991. - Т. 60, вып. 3. - С. 629-630.

75. Пат. 2250804 Российская Федерация, МПК 7 В 04 В 15/06. Фильтрующая центрифуга / А. Б. Голованчиков, А. Б. Дулькин, Н. А. Дулькина, Л. В. Федотова, Л. С. Шустова. 2005. - 10 с.

76. Первушин, Ю. В. Анализ работы сооружений биологической очистки с сообществами прикрепленных микроорганизмов / Ю. В. Первушин, Н. И. Куликов // Биотехнология. 1990. - №.4. - С. 64-68.

77. Перспективы использования флокулянта КФ-91 в очистке сточных вод / С. В. Мещеряков, В. В. Орлянский, Е. А. Мазлова и др. // Нефтяная и газовая промышленность. Защита от коррозии и охрана окружающей среды. 1996. - № 5-6. - С. 22-27.

78. Подойницин, С. Н. Высокоградиентная магнитная сепарация нативных биологических объектов / С. Н. Подойницин, П. А. Сигалевич // Известия АН СССР. Серия "Биология". 1988. - № 1. - С. 311-314.

79. Полиакриламидные флокулянты / В. А. Мягченков, А. А. Баран, Е. А. Бектуров и др.. Казань: Казан, гос. техн. ун-т, 1998. - 288 с.

80. Попов, В. Г. Микроорганизмы и электрические поля / В. Г. Попов, В. С. Андреев, Н. В. Дронова // Успехи микробиологии. 1987. - Вып. 21. - С. 180-212.

81. Потапова, Л. В. Иммобилизация микроорганизмов активного ила на магнитные носители / Л. В. Потапова, И. В. Владимцева, О. В. Колотова // Современные наукоемкие технологии. 2005. - № 9. - С. 69-71.

82. Приготовление и применение магнитных сорбентов для изучения антигенов микроорганизмов: метод, рекомендации / В. Г. Пушкарь, В. И. Ефременко, И. М. Климова и др. / Волгогр. науч.-исслед. противочум. ин-т. Волгоград, 1984. - 16 с.

83. Приготовление и применение магнитных сорбентов для изучения антигенов микроорганизмов / В. Г. Пушкарь, В. И. Ефременко, И. М. Климова и др. // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1985. - № 12. - С. 30-35.

84. Реакции биологических систем на магнитные поля / под. ред. Ю. А.

85. Холодова. М.: Наука, 1978. - 216 с.

86. Роговская, Ц. И. Биохимический метод очистки производственных сточных вод / Ц. И. Роговская. М.: Стройиздат, 1967. - 342 с.

87. Родионов, А. И. Техника защиты окружающей среды / А. И. Родионов, В. Н. Клушин, Н. С. Торочешников. -М.: Химия, 1989. 512 с.

88. Рубан, Е. JI. Физиология и биохимия нитрифицирующих бактерий / Е. JI. Рубан. -М.: Наука, 1961.-355 с.

89. Туровский, И. С. Обработка осадков сточных вод / И. С. Туровский. -М.: Стройиздат, 1982. 223 с.

90. Сассон, А. Биотехнология: свершения и надежды / А. Сассон. М, 1987. -411 с.

91. Симаков, Ю. Г. Живые приборы / Ю. Г. Симаков. М.: Знание, 1986. -175 с.

92. Скирдов, И. В. Исследование аэротенков с загрузкой / И. В. Скирдов, О. В. Демидов, Д. П. Навикайте // Очистка сточных вод и обработка осадков замкнутых систем водного хозяйства: тр. ин-та / ВОДГЕО. -М, 1985.-С. 41-46.

93. Скрябин, Г. К. Иммобилизованные клетки микроорганизмов / Г. К. Скрябин, К. А. Кощеенко // Биотехнология. 1984. - № 5. - С. 70-77.

94. Способ выращивания микроорганизмов: а. с. 1708842 СССР: МКИ 5 С 12 N 13/00 / Карасёв А. Н, Журавлёв С. Г.; опубл. 30.01.92, Бюл. № 4.

95. Способ получения желатиновых микроносителей для культивирования клеток: а. с 1161548 СССР: МКИ С 12 N 5/00, 11/00 / Грачев В. П, Гутманис А. Е, Завальный М. А. и др.; опубл. 15.07.83, Бюл. № 22.

96. Способ получения желатиновых микроносителей для культивирования клеток: а. с. 1486515 СССР: МКИ С 12 N 5/00, 11/00 / Туркин С. И, Лукин Ю. В, Марквичева Е. А. и др.; опубл. 15.06.89, Бюл. № 22.

97. Способ получения магнитных полиакриламидных гранул: а.с. 1228489 СССР: МКИ С 12 N 11/08, В 01 J 13/02 / Пушкарь В. Г, Ефременко В. И, Черченко И. И. и др.; опубл. 03.01.86, Бюл. № 22.

98. Способ электромагнитной обработки веществ: пат. 2091324 Российская

99. Федерация: МКИ 6 С 02 F 1/48 / Михеев В. Ю., Желонкин А. И.; опубл. 20.09.97, Бюл. № 27.

100. Старостина, Н. Г. Защитное действие антиоксидантов на E.coli при иммобилизации клеток в полиакриламидном геле / Н. Г. Старостина, К. А. Луста, Б. А. Фихте // Микробиология. 1985. - Т. 54, № 5. - С. 730734.

101. Стойчев, Н. Влияние постоянного магнитного поля на развитие микроорганизмов = Влияние на постоянного магнитно поле въерху микробного развитие / Н. Стойчев // Изв. Дъерж. ин-т контрол. лек. средства. -1986.-№ 19.-С. 67-76.

102. Структурированный керамический носитель с магнитным материалом для иммобилизации антител / И. В. Жарникова и др. // Биотехнология. -2004.-№4.-С. 71-76.

103. Тамбиев, А. X. Ритмические процессы в клетках микроводорослей и действие на них КВЧ-излучения / А. X. Тамбиев, Н. Н. Кирикова // Биотехнология. 1997. - № 7-8. - С. 50-55.

104. Трунова, О. Н. Биологические факторы самоочищения водоёмов и сточных вод / О. Н. Трунова. Л.: Наука, 1979. - 109 с.

105. Утевский, Н. Л. Медицинская микробиология и микробиологическая техника / Н. Л. Утевский. М.: Медгиз, 1956. - 370 с.

106. Файнберг, В. С. Количественное определение антител в сыворотках с помощью бактериальных иммуносорбентов / В. С. Файнберг // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1977. - № 6. - С. 52-55.

107. Формирование флокул и осадков в присутствии катионных полиэлектролитов / А. В. Навроцкий, С. С. Дрябина, Ж. Н. Малышева, И. А. Новаков // Коллоидный журнал. 2003. - Т. 65, № 3. - С. 368-373.

108. Форстер, К. Ф. Экологическая биотехнология: пер. с нем. / К. Ф. Форстер, Д. А. Вейз. Л.: Химия, 1990. - 282 с.

109. Хромов, И. С. Магнитные носители для биологически активных макромолекул / И. С. Хромов, С. В. Леонов // Биотехнология. 1989. -№5.-С. 645-646.

110. Чурбанова, И. Н. Микробиология: учебник для вузов / И. Н. Чурбанова. М.: Высшая школа, 1987. - 452 с.

111. Шлегель, Г. Общая микробиология: пер. с англ. / Г. Шлегель. М., 1987. -210с.

112. Штильман, М. Н. Полимеры в иммобилизации ферментов / М. Н. Штильман // Получение и применение биокатализаторов в народном хозяйстве и медицине: тез. докл. 5 Всесоюз. симп. по инженерной энзимолологии. Кобулети, 1985. - Т. 2. - С. 350.

113. Шур, А. М. Высокомолекулярные соединения / А. М. Шур. М., 1981. — 352 с.

114. Яковлев, С. В. Биохимические процессы при очистке сточных вод / С. В. Яковлев. М.: Стройиздат, 1980. - 200 с.

115. Akin, С. Biocatalysis with immobilized cells / С. Akin // Biotechnol. and Genet. Eng. Rev. 1987. - Vol. 5. - P. 319-367.

116. Artificial carrier for immobilization of biological proteins: пат. 4416813 США: МКИ С 09 H 7/00 / Ikeda, М, Tomizawa Т.; опубл. 22.11.83.

117. Black, G. М. An immobilization technology based on biomass support particles / G. M. Black, C. Wedd // Process, eng. Aspects. Immobilised Cell Syst. Rugby, 1986. - P. 277-285.

118. Burns, M. A. Dried calcium alginate magnetite spheres: a new support for chromatographic separation and enzyme immobilization / M. A. Burns, G. J. Kresitadze, D. J. Graves // Biotechnol. and Bioeng. 1985. - Vol. 27, № 2. -P. 137-145.

119. Cabral, J. M. S. Immobilisation of microbial cells on transition metal-activated supports / J. M. S. Cabral, J. F. Kennedi // Meth. Enzymol. 1987. -Vol. 135, pt. В.-P. 357-372.

120. Champluvier, B. P. Immobilization of B-galactosidase in whole cells of Kluyveromyces adhering to a support / B. P. Champluvier, B. Kamp, P. J. Kouxhet // Proc. 4th Eur. Congr. Biotechnol. Amsterdam, 1987. - Vol. 2. -P. 192.

121. Comparision of three different activation methods for coupling antibodies tomagnetisable cellulose particles /1. H. Al-Abdulla et al. // Immunol. Meth. -1989.-Vol. 122,№2.-P. 253-258.

122. Dervakos, G. On the merits of viable-cell immobilization / G. Dervakos, C. Webb // Biotechnol. Adv. 1991. - Vol. 9, № 4. - P. 559-612.

123. D'Souza, S. F. Cloth bioreactor containing yeast cells immobilized on cotton cloth using polyethylenimine / S. F. D'Souza, N. Kamath // Appl. Microbiol, and Biothechnol. 1988. - Vol. 29, № 2-3. - P. 136-140.

124. Griffin, T. Magnetic biospecific affinity adsorbents for immunoglobulin and enzyme isolation / T. Griffin, K. Mosbach, R. Mosbach // Appl. Biochem. -1981.-Vol. 6.-P. 283-292.

125. Guesdon, J. L. Magnetic solid phase enzyme-immunoassay / J. L. Guesdon, S. Avrameas // Immunochemistry. 1978. - № 14. - P. 443-447.

126. Hailing, P. L. Magnetic supports for immobilized enzymes and bioaffmity adsorbents / P. L. Hailing, P. Dunnill // Enzyme Microb. Technol. 1980. -Vol. 2.-P. 2-10.

127. Hamoda, M. F. Treatment of phenolic wastes in an aerated submerged fixed-film (ASFF) bioreactor / M. F. Hamoda, A. H. Al-Haddad, M. F. Abl-El-Bary // J. Biotechnology. 1987. - Vol.5, № 4. - P. 279-292.

128. Hough, J. S. Couplings of enzymes onto microorganisms / J. S. Hough, T. P. Lyons // Nature. 1972. - Vol. 235. - P. 389.

129. Jankovsky, M. Immobilizace v alginatovych gelech / M. Jankovsky, L. Vasakova // Vet. med. 1996. - Vol. 41, № 5. - P. 159-164.

130. Johansen, A. A new principle for immobilized yeast reactors based on internal gelation of alginate / A. Johansen, J. M. Flink // Biothechnol. Lett. 1986. -Vol. 8, №2.-P. 121-126.

131. Jirkii, V. Cell immobilization by covalent linkage / V. Jirkii, J. Turkova // Meth. Enzymol. 1987. - Vol. 135, pt. B. - P. 341-357.

132. Lighthart, B. Bacteriology of an activated sludge wastewater treatment plant -a guide to methodology / B. Lighthart, R. T. Oglessly // JWPCF. 1969.- № 8.-P.41.

133. Lighthart, B. Identification key for bacteria clusters from an activated sludgeplant / В. Lighthart, G. A. Loew 11JWPCF. 1972. - № 11. - P. 49.

134. Linko, Yu.-Yen. Entrapment of microbial cells in cellulose gel / Yu.-Yen. Linko, P. Linko // Meth. Enzymol. 1987. - Vol. 135, pt. 13. - P.268-282.

135. Lochmuller, С. H. Aerosol-jet produced magnetic carrageenangel particles: a new affinity chromatography matrix / С. H. Lochmuller, L. S. Wigman, B. S. Kitchell // J. Chem. Technol. and Biotechnol. 1987. - Vol. 40, № 1. - P. 33-40.

136. Lymphoid cell fractionation on magnetic polyacrylamide-agarose beads / J.-C. Antoine, T. Ternyk, M. Rodrigot, S. Avrameas // Immunochem. 1978. -Vol. 15.-P. 443-452.

137. Magnetic monosized polymer particles for fast and specific fractionation of human mononuclear cells / T. Lea et al. // Seand. J. Immunol. 1985. - Vol. 22, №2.-P. 207-216.

138. Monsan, P. Immobilization of microbial cells by adsorption to solid supports / P. Monsan, G. Durand, J. Navarro // Meth. Enzymol. 1987. - Vol. 135, pt. В. -P.307-318.

139. Nilsson, K. Entrapment of microbial and plant cells in beaded polymers / K. Nilsson, P. Brodelius, K. Mosbach // Meth. Enzymol. 1987. - Vol. 135, pt. В.-P. 222-230.

140. Non-porous magnetic supports for cell immobilization / Z. Al-Hassan et al. // J. Ferment. And Bioeng. 1991. - Vol. 71, № 2. - P. 114-117.

141. Shodo, M. Effect of high magnetic field on microbial growth / M. Shodo // J. Radiat. Res. 1995. - Vol. 36, № 4. - P. 282.

142. Sieler, H. Die Flora analyse in biolodischen Klaranlagen und deren Aussage / H. Sieler, M. Busse // Wasser und Abwasser - Forsch. - 1978. - Vol. 11, № 3-4.

143. The use of magnetizable particles in solid phase immunoassay / M. Pourfarzaneh, R. S. Kamel, I. Landon, С. C. Dawes // Meth. Biochem. Anal. 1982.-Vol. 28.-P. 267-295.

144. Tyagi, R. Immobilization of As. niger xylanase on magnetic latex beads / R. Tyagi, M. N. Gupta // Biotechnol. and Appl. Biochem. 1995. - Vol. 21, №2.-P. 217-222.

145. Volpe, P. Cell membrane lipid molecular dynamics in a solenoid versus a magnetically shielded room / P. Volpe, T. Parasassi, C. Espito // Bioelectromagnetics. 1998. - Vol. 19, № 2. - P. 107-111.

146. Magnetically responsive fluorescent polymer particles: пат. 5395688 США: МКИ В 32 В 5/16, G 01 N 33/553 / Wang С.-Н. J., Shah D. Q.; опубл. 07.03.95.

147. Xu, H. X. Изучение иммобилизации L-аспарагиназы на магнитных дукстрановых наночастицах / Xu Н. X., Li M.-Q., Pan Z.-Q. // Shengwu-huaxue zazhi = Chin. Biochem. J. 1996. - Vol. 12, № 6. - P. 744-746.

148. Yucel Tokuz, R. Biodegradation and removal of phenols in rotating biological contactors / R. Yucel Tokuz // Water Sci. and Technol. 1989. - Vol. 21. - P. 1751-1754.