Спосіб комплексного очищення промислових стічних вод від забрудників різної природи, в тому числі від фенолів

1. Спосіб комплексного очищення промислових стічних вод від забрудників різної природи, в тому числі від фенолів, що включає очищення C2 2 (19) 1 3 75742 4 і неорганічної природи ферментативно-активними відношенню до інших живих організмів, а також культурами бактерій. В процесі такої очистки високими адгезивними властивостями по здебільшого використовують один із нижченавевідношенню до сорбенту. дених видів бактерій або їх консорціуми: PseudoПоставлене завдання вирішується таким чиmonas spp., Rhodococcus spp., Gordonia spp., Aciном, що комплексна очистка промислових стічних netobacter spp. [Патент UA №34894А, кл. вод від забрудників різної природи, в тому числі C02F3/34, 2001; Патент RU №2023686, кл. від фенолів, включає очистку промислових стічних C02F3/34, 1994; Патент JP №11075826, кл. вод за допомогою поетапного пропускання їх чеC02F3/00; C02F3/34, 1999], Bacillus spp. [Патент рез два шари сорбенту та біофільтр, що UA №23205А, кл. C02F1/40, C02F3/34, 1998], представляє собою суміш крупнозернистого Chromobacterium spp., Sarcina spp., Vibrio spp. Thiсорбційного матеріалу разом із культурою obacillus thyocyanoxidans, Th. denitrificans, Microбактерій. Даний спосіб, згідно винаходу, coccus albus [Патент DE №346145, кл. C02F3/00, відрізняється тим, що в якості сорбенту та як комC02F3/02, 1994] та інші [4, 5], а також різноманітні понент біофільтра використовується Сокирницьвиди мікроміцетів [Патент UA №22967А, кл. кий клиноптилоліт, при цьому очистку промислоC02F3/34, 1998; Патент DE №3713103, кл. вих стічних вод проводять в три стадії, а саме: C02F3/34, 1988; Патент US №6475387, кл. перша стадія - механічної очистки - в одношарових C02F3/00, C02F3/34, В09С1/10, 2002], які відстійниках за допомогою чистого сорбенту, друга відбирають методом селекції найбільш стійких до - біологічної очистки - через біофільтр, тобто сорзабрудників штамів. Недоліками використання бент разом із адсорбованими на його поверхні даних бактеріальних культур є їх вибагливість до бактеріями-біодеструкторами штаму Aeromonas умов існування: для підтримання їх hydrophila AF01, а третя стадія - доочистки і обезжиттєдіяльності необхідний постійний контроль за зараження води - за рахунок чистого сорбенту; кількістю поживних речовин, рівнем аерації, темспосіб відрізняється тим, що діаметр зерен фракції ператури тощо, що фізично і економічно клиноптилоліту для стадії механічної очистки стаускладнює технологічний процес очистки новлять 0,5-1,0 мм, для стадії біологічної очистки забрудненої води. 5,0-7,0 мм, для стадії доочистки і обеззараження Одним із найбільш ефективних способів видаводи - 3,0-5,0 мм. лення забруднень є біологічний - за допомогою так Таким чином, в процесі механічної очистки зазваних "біофільтрів", що ґрунтується на активації пропонованими фракціями клиноптилоліту процесів окислення за рахунок взаємодії шару досягається ефективне видалення із забрудненої крупнозернистого сорбційного матеріалу, вкритого води завислих речовин; в процесі біологічної очитонкою бактеріальною плівкою, із стічними водами стки - утилізація розчинених (сполук фтору, азоту, (Патент UA №23205А, кл. C02F1/40; C02F3/34, сірки, амонію, важких металів, радіонуклідів, 1998 - прототип; Патент JP №10277586, кл. вуглеводів, вуглеводнів тощо) та поверхневоC02F3/34; C02F3/00, 1998 - аналог; Патент UA активних речовин; доочистки і знезараження стоків №93040373, кл. C02F1/28, C02F3/34, 1999; Патент - звільнення від залишків хімічних речовин та UA №99074077, кл. C02F3/34, 2001). умовно-патогенних і патогенних мікроорганізмів [4, Недоліками існуючих сорбційно-бактеріальних 5]. Подібна практика застосування Сокирницького систем є дефіцитність необхідних фракцій клиноптилоліту вже існує в основному на фільтруючого компоненту, їх висока вартість, неводопровідних та каналізаційних очисних спорудах велика питома поверхня, мала пористість, що багатьох міст України (Чернігів, Дніпропетровськ, обумовлює низькі адгезивні характеристики навеКоростень, Ужгород і т.д.) та за кордоном, однак дених сорбентів по відношенню до мікроорганізмів результати патентного пошуку по 6-ти країнам та основних забруднювачів води. Окрім цього, світу (Україна, Росія, Японія, Німеччина, Франція, наведені способи очистки вельми специфічні, не США) вказують на відсутність ідеї застосування в враховують комплексний підхід до їх створення, очисних спорудах єдиного сорбційного матеріалу, тобто спрямовані на позбавлення від полютантів в тому числі цеоліту різних фракцій, одразу на усіх якого-небудь одного конкретного типу (класу) заетапах очистки та доочистки техногеннобруднення, що зумовлює потребу у використанні забрудненої води. на різних стадіях очистки ряду додаткових У порівнянні із попередніми винаходами [Паспособів та методів очистки, які в свою чергу витент UA №34894А, кл. C02F3/34, 2001; Патент US магають додаткових фінансових затрат. №5364789, кл. C02F3/34, 1994; Патент JP Завдання винаходу полягає в розробці спосо№10277586, кл. C02F3/34; C02F3/00, 1998; Патент бу комплексної очистки промислових стічних вод UA №29409, кл. C02F1/28, 2000; Патент UA від забрудників різної природи, в тому числі від №42097, кл. C02F1/28, C02F1/64, 2001], запропофенолів, а також в пошуку нових, більш дешевих і нованим способом можливо досягнути значного широко розповсюджених матеріалів, які б володіли економічного ефекту за рахунок скорочення високою сорбційною здатністю, достатньою капітальних вкладень в різноманітні компоненти механічною міцністю та хімічною стійкістю, значкожного етапу очистки та зниження ною адгезивністю по відношенню до експлуатаційних затрат, а також зменшити мікроорганізмів. В свою чергу, бактерії, або їх екологічне навантаження на навколишнє середоконсорціуми, що застосовуються в системах очивище. стки такого типу, повинні характеризуватись Переваги даної розробки перед існуючими відсутністю патогенного, токсичного, токсигенного, вітчизняними та зарубіжними аналогами наступні: мутагенного та тератогенного впливу по низька вартість каркасного сорбційного 5 75742 6 матеріалу; природні цеоліти не поступаються синтетичним, економія коштів, які потрібні для забезпечення які випускаються в багатьох країнах світу. Викоритехнологічного процесу очистки, за рахунок викостання останніх обмежувалося достатньо складристання на всіх його стадіях єдиного сорбційного ною технологією одержання, невисокою матеріалу; термостійкістю і хімічною стабільністю та високою наявність клиноптилоліту в достатніх для вивартістю. робничого використання кількостях на території В Закарпатській області в межах регіону (с. Сокирниця, Хустський район, ЗакарСолотвинської впадини відкрито 2 патська область); клиноптилолітових родовища, що містять від 40 до висока сорбційна здатність відібраних фракцій 90% цеолітів - Сокирницьке та Беретянське. порівняно з існуючими вітчизняними та Найбільш досліджене з них - Сокирницьке. Його зарубіжними фільтраційними аналогами; площа складає 6,5х4 км. Для умов відкритого доспецифічність бактерій-біодеструкторів до забування прогнозовані ресурси цеолітових порід значених типів полютантів (використання для очибіля 1 млрд. тон. стки стічних вод штаму Aeromonas hydrophila AF01 Значні запаси цеоліту, його високі адсорбційні безпосередньо селекціонованого забрудненим властивості, можливість добування відкритим спосередовищем); собом, зручне транспортування дозволяють ввастійкий хімічний склад та повна екологічна жати Сокирницьке родовище клиноптилоліту не безпечність даної технології. тільки найбільш перспективним на Україні та на На сьогодні відомо більше 30-ти території колишнього СРСР, але і в Європі. Цей різновидностей природних цеолітів. Однак, лише адсорбент відрізняється стійкістю до дії кислот, анальцим, стільбіт, еріоліт, ломонтіт, філіпсіт, лугів, а також високих температур. Катіонообмінна клиноптилоліт, морденіт зустрічаються в ємність клиноптилоліту значно переважає ємність кількостях, придатних для їх промислового застоінших мінеральних складових ґрунтів і близька до сування. З цих мінералів найбільше практичне ємності гумусу (2,6 мг-екв./г) [6]. значення, в тому числі і в процесах очистки води, За хімічною природою (табл. 1) вони мають клиноптилоліт та морденіт. відносяться до алюмосилікатів натрій-калієвого Природні цеоліти, які володіють унікальними катіонного типу з достатньо високим вмістом адсорбційними, катіонообмінними та кальцію. Клиноптилоліт каталітичними властивостями, являються одними (Na2К2Са)O Аl2O3 10SіO2 8Н2O - найбільш висококз найбільш перспективних корисних копалин. Їх ремнеземистий цеоліт. Для нього, як і для інших практичне використання актуальне завдяки видів цеолітів, характерним є кларковий вміст наявності цілого ряду великих родовищ, які рідкісних та розсіяних елементів. Вміст важких представлені покладами інтенсивних металів не перевищує: свинцю - 0,003%, цинку цеолітизованих теплових туфів, що містять до 90% 0,004%, міді - 0,0015%, миш'яку - 0,001%. клиноптилоліту, морденіту та анальциму. Встановлено, що за цілим рядом властивостей Таблиця 1 Хімічний склад клиноптилолітових порід (у% від загальної маси) SiO, 69,43 Аl2O3 13,04 Fе2О3 1,05 FeO 0,78 ТіО2 0,18 За термостійкістю клиноптилолітові породи Сокирницького родовища перевищують породи інших відомих родовищ, що пояснюється високим відсотком вмісту сполук кремнію. Оптимальна температура активації складає 350-400°С. Багатократна витримка термічно активованих зразків в парах 55% азотної кислоти показала їх високу кислотостійкість. В цих умовах клиноптилолітові породи зберігають 85% своєї вихідної MnO 0,03 CaO 2,10 MgO 0,87 F2 O3 0,03 K2O 2,64 Na2O 2,06 вологоємності, в той час як синтетичний еріоніт 55%. За фізико-хімічними та фізико-механічними властивостями даний матеріал відповідає всім вимогам, які ставляться до фільтруючих завантажень, а за окремими показниками перевищує значення аналогів [5], наприклад, кварцового піску (табл. 2). 7 75742 8 Таблиця 2 Фізико-хімічні та технологічні характеристики фільтруючих матеріалів № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Характеристика 3 Густина, кг/м Об'ємна маса, кг/м3 Міжзернова пористість, % Питома поверхня для dзерен=1 мм, м2/г Механічна міцність, % ваг.: а) подрібнюваність б)стирання Хімічна стійкість, мг/дм3: а) за приростом сухого залишку б) за приростом перманганатної окислюваності в) за приростом силікатів Повна обмінна ємність, мг екв/г Коефіцієнт форми зерен Нижче наведені експериментальні дані, що доводять істотні переваги застосування відібраних фракцій Сокирницького клиноптилоліту як основи для очисних конструкцій. Експеримент №1. Вивчення здатності клиноптилоліту до поглинання основних видів хімічних забрудників техногенних вод [2, 3]. Метою даного дослідження було вивчення можливості застосування клиноптилоліту Сокирницького родовища для очистки стічних вод потоку-нагромаджувача "Домарадж" ВАТ "Перечинський лісохімкомбінат" (ПЛХК). Перш за все було проведено оцінку якісних та кількісних показників стану забрудненої води, що передбачала визначення її хімічного складу (неорганічних та органічних елементів та їх сполук), а також ідентифікацію живих організмів, для яких досліджуваний потік є середовищем існування. Досліджено три проби води, серед яких найбільш забруднену (№11) використовували в експерименті по очистці: №І - вода, яка витікає в р.Уж на виході із комбінату; №ІІ - вода із джерела на території комбінату (найбільш забруднена); №ІІІ - фонова точка - вода, відібрана вище виливу забруднювачів. У всіх трьох зразках визначали вміст сульфат-, ацетат-іонів, К+, Na+, Mg2+, Са2+, Сl-, СО32-, НСО32-, Fe2+, Fe3+, NH4+, сірководню та фенолів. Результати аналізу представлені в таблиці 3. На наступному етапі експерименту - очистка забрудненої води сорбентом служив клиноптилоліт у вигляді 4-х різних фракцій в залежності від ступеню подрібнення: d=0,5-1,0 мм - фракція "а"; 1,0-3,0 мм - фракція "b"; 3,0-5,0 та Сокирницький цеоліт Кварцовий пісок 2180-2220 1040-1080 51,00-62,50 18,00 2600 1400-1600 38,30-45,70 0,12 0,60-1,80 0,30-0,70 0,30-1,10 0,10-0,30 9-11 3-15 0,30 - 0,40 0,10-0,30 0,60-4,10 1,23 2,35 0,10-0,30 1,17 5,0-7,0 мм - відповідно фракції "с" та "d". Модельний лабораторний дослід включав 3 способи очистки води (1л води + 200г цеоліту): і) проби №1a-1d - нефільтрована вода, що відстоювалася з цеолітами відповідних фракцій; іі) проби №2a-2d - цеоліти різного ступеню подрібнення додавали до попередньо відфільтрованої від осаду сульфідів води; ііі) проби №3а, 3b, 3d - відфільтрована вода циркулювала через цеоліт фракцій а, b, d. Очистка тривала протягом 2-х тижнів. З отриманих даних, що наведені в таблиці 4, випливає, що клиноптилоліт може адсорбувати на своїй поверхні в тій чи іншій мірі практично всі досліджувані іони, а також повністю усувати з неї сірководень. Концентрація іонів хлору (Сl-), кальцію (Са2+ та магнію (Mg2+) у воді при умові динамічної очистки за допомогою клиноптилоліту зменшувалася майже в 4 рази, причому по твердості вода наблизилася до нижнього нормативного показника якості поверхневих вод - 5 мг екв/л. Однак, величина адсорбції цих іонів на поверхні цеоліту не перевищує 0,1 мг/г (див. Фігуру 1, на якій показано залежність величини адсорбції іонів на поверхні цеоліту від розміру його зерен: а) статичні умови (вода нефільтрована); б) статичні умови (фільтрована вода); в) динамічні умови (фільтрована вода)). Що стосується гідрокарбонатіону (НСО3-), то його вміст за таких умов знижується порівняно з вихідними значеннями у 2,5 рази, а величина адсорбції досягає 1,6 мг/г. Відмітимо, що ступінь дисперсності клиноптилоліту не впливав на його здатність до адсорбції за умов динамічної очистки води (Фіг. 1в), хоч в статичних умовах такий взаємозв'язок є очевидним (Фіг. 1а, б). 9 75742 10 Таблиця 3 Хімічний аналіз води потоку-нагромаджувача "Домарадж" № проби 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Примітка: Характеристики №І №ІІ №ІІІ * ** Температура води, °С Запах Колір Осад Наявність газів, що вільно виділяються РН Нерозчинені речовини при 105°С, мг/л Розчинені речовини при 105°С, мг/л Калій (К4+), натрій (Na4+), мг/л Твердість загальна, мг екв/л Залізо загальне, мг/л Іон амонію, мг/л Хлориди, мг/л Сульфати, мг/л Гідрокарбонат, мг/л Ацетати, мг/л Сірководень, мг/л, в тому числі вільний Окислюваність перманганатна, мг/л Хімічне споживання кисню, мг/л Біохімічне споживання кисню, мг/л (БСК5) Феноли, мг/л Загальна мінералізація, мг/л 10,1 сірководневий 5° сульфідів 10,1 сірководневий 15° сульфідів 8,2 без запаху 0° без осаду H2S H2S нема 6,97 6,95 6,99 6,5-9,0 87 73 11,5 601 548 116 100 182,20 100,30 150 13,48 22,30 16,80 5,14 1,83 20,4 50,3 333,5 427,0 45,0 2,28 1,22 1,9 15,6 48,9 718,5 518,5 157,5 9,35 4,99 0,65 0,5 15,4 444,4 500,2 18,0 0 0 0,5-10 0,1-5 50-500 50-400 0,2 0 1 10 16,71 21,81 9,59 7 20 80 100 20 5 30 63 85 9 2-25 0,055 0,06 0 1180 1870 1400 0,001-1 3001200 * - нормативний показник якості поверхневих вод для дуже чистої води; ** - нормативний показник якості поверхневих вод для дуже забрудненої води (6 клас). Сульфати, як і хлориди, завдяки високій розчинності містяться у всіх природних водах у формі натрієвих, кальцієвих і магнієвих солей. У досліджуваній воді проби №ІІ кількість сульфатів перевищувала нижню межу нормативного показника якості поверхневих вод у 14 разів, а верхню у 2 рази (табл. 3). За результатами очистки концентрація їх в розчині знижувалася майже в 3 рази, причому найкраще ці іони адсорбувалися клиноптилолітом в статичних умовах (а 2,5 мг/г), тоді як в динамічних умовах величина адсорбції складала всього 1,5 мг/г. Найбільше ступінь дисперсності цеоліту впливав на показник сорбції іонів К+, Na+ та СООН-. Для іонів К+ та Na+ оптимальним є розмір зерен цеоліту діаметром 5,0-7,0 мм, а для СООН- - 0,5-1,0 мм та фракція d=5,0-7,0 мм. Кількість ацетатів у воді, яка пройшла очистку, зменшилася в 150 разів, однак величина їх адсорбції на клиноптилоліті не перевищувала 0,8 мг/г (Фіг. 1). 11 75742 12 Таблиця 4 Результати хімічного аналізу води після очистки її цеолітами Хлориди, мг/л Сульфати, мг/л 6,8 6,4 10,4 11,6 7,6 6,4 11,2 12,0 10,8 11,6 14,4 40,8 44,3 34,4 40,8 44,3 42,5 40,8 12,7 13,1 12,8 13,8 260,0 207,0 220,0 254,0 260,0 260,0 250,0 260,0 560,0 480,0 380,0 Калій (К+), натрій (Na+), мг/л 160,0 176,0 72,5 42,3 153,2 170,4 44,9 42,6 160,0 44,9 43,1 22,3 48,9 718,5 182,2 Жорсткіст Гідрокарбон ь загальна, ати, мг/л мг екв./л № проби рН 1а 1b 1с 1d 2а 2b 2с 2d 3а 3b 3d Вихідна концентрація 7,6 7,7 7,5 8,0 7,7 6,6 6,5 7,7 6,2 6,0 6,2 439,2 518,5 488,0 427,0 463,6 439,2 414,8 390,4 207,4 195,2 207,4 6,9 518,5 Осад сульфідів в очищуваній воді практично не впливав на процес сорбції досліджуваних іонів (Фіг. 1а, б). Цікавим є факт різного механізму зв'язування цеолітами сульфідів та способу їх осадження із води. У випадку крупного помелу осад проникає і затримується під шаром цеоліту, що показано на Фігурі 2, тоді як мілка фракція здатна досить міцно утримувати нерозчинні сполуки на поверхні цеоліту (Фіг. 3). Перевагою даного сорбенту є те, що він повністю усуває з води сірководень. Після очистки вода позбувається будь-якого запаху. На основі проведеного дослідження можна зробити висновок, що Сокирницький клиноптилоліт є чудовим фільтруючим матеріалом і може з успіхом використовуватися для очистки води самого високого ступеня забрудненості. Тому для завантаження відстійників та фільтрів, що застосовуються в процесі механічної очистки на більшості очисних спорудах хімічних підприємств, а також в процесі знезараження та доочистки забруднених стоків рекомендується застосовувати цеоліт з діаметром зерен 0,5-1,0 та 3,0-5,0 мм. Експеримент №2. Перевірка сорбційних характеристик Сокирницького клиноптилоліту по відношенню до основних бактеріологічних забруднювачів стічних вод в лабораторних умовах [1]. Метою нашої роботи було проведення бактеріологічної оцінки поряд із детальним хімічним аналізом води потоку-нагромаджувача "Домарадж" на території діючого ПЛХК до і після її очистки цеолітами. Експеримент тривав близько 2-х місяців з початковим бактеріологічним аналізом, повторним контролем якості води та заключним обліком бактерій. Дослідження проводили за наведеною в експерименті №1 методикою: 3 способи очистки води клиноптилолітом різних фракцій. Визначали якісний та кількісний склад мікрофлори забрудненої та очищеної води, а також сорбційну здатність цеолітів стосовно Сірководе нь, мг/л Ацетати, мг/л 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12,4 15,7 23,6 10,1 18,0 78,7 95,6 11,2 67,5 94,5 51,7 9,3 157,5 досліджуваних мікроорганізмів, витримуючи їх після очистки в поживному бульйоні з наступним висівом на відповідні поживні середовища (м'ясопептонний агар, середовища Ендо, Плоскірєва, вісмут-сульфіт агар, жовтково-сольовий агар). Аеробна мікрофлора найбільш хімічно забрудненої проби води, задіяної в експерименті №1, була представлена незначною кількістю видів, серед яких домінуючими виявились Staphylococcus spp., Aeromonas hydrophila i Escherichia coli. Якісний і кількісний склад мікрофлори порушений, загальне мікробне число аеробів не перевищувало 8,9-103 -3,4-105 КУО/мл. Відсутні деякі найбільш типові сапрофітні представники водної мікрофлори. Ізольовані бактеріальні культури ідентифіковані нами як Escherichia coli - 1,4-102 103 КУО/мл, Proteus vulgaris, Staphylococcus spp., Enterobacter spp.. Salmonella spp., Klebsiella spp., Pseudomonas fluorescens - в незначних титрах (див. дані від 28.02.01 на графіках Фігури 4, де представлено результати бактеріологічного обстеження проб води до і після очистки цеолітами). Оскільки за вмістом органічних сполук дана вода перевищувала всі допустимі норми (табл. 3), можна припустити, що в таких умовах (плівка на поверхні, висока концентрація різних токсикантів) переважала анаеробна мікрофлора. Колі-титр перевищував граничнодопустиму норму на кілька сотень порядків (0,003-0,007 мл), відповідно колііндекс становив 142857-333333 бактеріальних клітин, при загальновідомій нормі для питної води -колі-титр 330, колі-індекс - 3. Тобто, вода з джерела до її очистки цеолітами відносилась до полісапробної зони забруднення за загальноприйнятою мікробіологічною класифікацією. Повторне бактеріологічне обстеження, проведене нами 16.03.01 р., засвідчило значне збільшення числа бактерій при всіх способах очистки води (Фіг. 4). Це, очевидно, можна пояснити зменшенням умісту токсичних речовин у воді внаслідок їх адсорбції цеолітами , що засвідчив повторний хімічний аналіз. 13 75742 14 Слід відмітити, що найбільше бактерій було на мінеральних середовищах, де в якості джерела виявлено у варіанті з попередньо вуглеводів виступає глюкоза та аргінін. Утворює профільтрованою водою (статичні умови, варіант невеликі гладкі дещо випуклі з рівними краями експерименту №1а-d), далі - у воді, що постійно колонії рідкої консистенції кремового (до світлоциркулювала через цеоліт (середній рівень очистсірого) кольору. Штам ферментує глюкозу, мальки, варіант експерименту №3а-d), і, зрештою, найтозу, трегалозу, крохмаль, гліцерин, желатину, меншою кількістю мікроорганізмів характеризуваказеїн та деякі інші вуглеводи (окрім адоніту, лась вода, що не проходила етап фільтрування. інозиту, дульциту, ксилози та сечовини) з утворенЯк правило, зростала кількість Salmonella spp., ням кислоти; продукує оксидазу, каталазу, фосфа(Фіг. 4-1b, 2b-c, 3b), Klebsiella spp. (1a-b, 1d, 3а), тазу та аргініндегідрогеназу; редукує нітрати. Індол Pseudomonas fluorescens (1a, 2b-c, 3a-b), Bacillus та сірководень не синтезує. Не потребує вітамінів spp. (2a-b). При цьому концентрації початкове та амінокислот - додаткових факторів росту. найбільш численних видів - Staphylococcus spp., Культура не патогенна для теплокровних, коAeromonas hydrophila і Escherichia coli - майже не мах та рослин. змінюються (1a, 1b) або помітно спадають (3b та 2. Деструктивний потенціал штаму Aeromonas інші). hydrophila AF01 відносно органічних сполук (на 24.04.01 експеримент по очистці води було прикладі фенолів). припинено, проведено заключний бактеріологічний Для досліджень використовували рідке, і хімічний аналіз зразків. Відзначено суттєве мінімізоване за кількістю поживних речовин серезменшення колі-титру - до 0,1 (на 3 порядки у довище, за складом максимально наближене до варіантах експерименту 1b, 1d, 3b) і, відповідно, природних умов існування (г/л): NaCl - 5, К2НРО4 колі-індексу води - до 1000-10000 (в залежності від 2, Na2HPO4 - 2, вода водопровідна - 1000 мл. Титр способу очистки і розміру зерен цеоліту). Воду Aeromonas hydrofila становив 7,5 109 після очистки за ступенем забруднення слід колонієутворюючих одиниць (КУО) на 1 мл поживвіднести до мезосапробної. ного середовища. Для визначення ступеня Найбільш ефективним, на нашу думку, є медеструкції фенолів зазначеним штамом бактерій тод циклічної фільтрації води через цеолітну використовували концентрації токсиканту 400 та фракцію, а максимальною сорбційною здатністю 1000 мг/л, остання була визначена нами як сублестосовно досліджуваних бактерій характеризувавтальна. Експеримент проводили при температурі ся цеоліт крупного помелу (d=5,0-7,0 мм). Подібні навколишнього середовища 16°С протягом 6 діб. задовільні результати очистки води були одержані Здатність мікроорганізмів до розщеплення при використанні цеоліту найбільш дрібного помефенолів контролювали в динаміці кожні 24 год. лу (d=0,5-1,0 мм). експерименту після видалення клітин із середоВивчення сорбційної здатності цеолітів по вища за допомогою нейлонових бактеріальних відношенню до досліджуваних груп бактерій покафільтрів з діаметром пор 1 нм. Для кількісного зало, що найбільш міцно ними утримувались аналізу залишків токсиканту у середовищі викорипредставники родів Salmonella, Aeromonas та стовували метод фотометричного визначення суPseudomonas, слабше Klebsiella, практично не ми летких фенолів з 4-аміноантипірином [КНД поглинались клітини Escherichia coli, Proteus vulga211.1.4.036-95]. ris і Staphylococcus spp. Майже із усіх фракцій У досліджуваного штаму визначали наявність цеолітів виділялись спорові аеробні бактерії роду плазмідної ДНК, здійснювали її рестрикційний Bacillus. аналіз з метою з'ясування механізму стійкості даІз забрудненої води ізольовано і ного штаму до високих концентрацій забрудників. ідентифіковано бактерію-біодеструктор виду Отриманій плазміді присвоєно назву pAR. Для Aeromonas hydrophila штам AF01. Вивчено перевірки функціональних можливостей біохімічні властивості даної культури, її досліджуваної плазміди, її трансформували в біодеструктивний потенціал стосовно фенолів, ампіцилінчутливий штам Е. coli DH5 . Перенесену проведено генетичний (плазмідний) аналіз з меpAR повторно піддавали рестрикції подвійними тою з'ясування механізму її стійкості до такого тирестриктазами для встановлення її розміру. пу забруднень. Спостереження за ростом бактерій авторськоЕксперимент №3. го штаму Aeromonas hydrophila AF01 показало, що Вивчення властивостей мікробного компонену рідкому поживному середовищі з додаванням ту розробленої системи очистки - штаму Aeromoфенолу кількість життєздатних клітин, у порівнянні nas hydrophila AF01. із початкове внесеною, значно знижувалася. На 1. Культурально-морфологічні та фізіологоФігурі 5 графічно представлена динаміка біохімічні особливості штаму Aeromonas hydrophila чисельності бактеріальних клітин Aeromonas hyAF01. drophila AF01 в залежності від кількості фенолу в Культура належить до групи грамнегативних середовищі існування. Зменшення титру даних факультативно анаеробних паличок із закруглемікроорганізмів протягом 72 год. реєстрували при ними кінцями (можуть зустрічатися клітини концентрації фенолу 400 мг/л, та протягом першої коковидної форми), розміром 1,0-1,5х1,5-4,0 мкм, доби за умов вмісту 1000 мг токсиканту віл серепоодинокі, або утворюють короткі ланцюжки. довища. Після зазначеного терміну кількість КУО Клітини рухомі за рахунок єдиного джгутика, даного штаму бактерій поступово збільшувалася, аспорогенні. Добре ростуть при 37°С на простих досягаючи відповідно 10,1 та 22,3% від початкове поживних середовищах типу МПА (температурний внесеної концентрації (Фіг. 5). оптимум - 20-28°С). Культура здатна рости також Як видно із наведених на Фігурі 6 даних, на 15 75742 16 якій відображена швидкість біодеструкції фенолу можна припустити, що дані сайти і в плазміді pAR культурою Aeromonas hydrophila AF01, у розміщуються у гені -лактамази bla, який мінімізованому поживному середовищі із вмістом відповідає за стійкість бактерій до ампіциліну. Отфенолу 400 мг/л під дією цієї культури протягом же, близько 3 т.п.н в pAR можуть обумовлювати перших 24-48 год. концентрація токсичної речовирезистентність даного штаму до фенольного зани змінювалась не значною мірою. Це обумовлено бруднення середовища, або інших видів преадаптацією бактерій до даного поживного сеполютантів. редовища. Проте, починаючи із 3 доби експериТаким чином, наведені експерименти свідчать менту концентрація фенолу різко зменшувалась про те, що Сокирницький клиноптилоліт у майже до його повної утилізації (84,8%). При цьопоєднанні із сорбованими на його поверхні му титр бактеріальних клітин досягав мінімального клітинами бактеріального штаму A. hydrophila значення - 3,5 108 КУО. Очевидним є той факт, що AF01 може з успіхом застосовуватись в системах бактерії досліджуваного штаму характеризуються очистки забруднених стічних вод, в тому числі і з здатністю зв'язувати і вилучати фенол із забрудвисоким вмістом фенолів. неного середовища, однак більша їх частина при Джерела інформації: цьому гине, а показник загибелі досягає 95,3%. 1. Boiko N., Chonka I., Nikolaichuk V., Kovalchuk Інша частина мікроорганізмів, можливо за рахунок A., Dziamko V. Bacteorological assessment of prosпевних генетичних змін, пристосовується до викоpects of the use of zeolites for treatment of industrial ристання залишків фенолу в якості єдиного джеeffluents //Scientific bulletin of UzhNU. Series: Bioloрела вуглецю, їх кількість після 72 год. інкубації gy. - 2001. - No. 10. - P. 1 65-171; дещо збільшується. 2. Boiko N., Dziamko V., Chonka I. Application of У випадку критичної концентрації фенолу у klynoptylolite for treatment of industrial waste-waters. середовищі (1000 мг/л), наростання числа толеI. Chemical aspect //Scientific bulletin of UzhNU. Seрантних форм A. hydrophila AF01 спостерігали вже ries: Biology. - 2001. - No.9. - P. 149-153; на 2-гу добу культивування, а частка утилізованого 3. Дзямко В.М., Осійський Е.Й., Бойко Н.В., фенолу при цьому складала лише 7,2%. Останній Чонка I.I. Очистка стічних вод лісохімічного виробпоказник надалі не значною мірою збільшувався ництва за допомогою природних цеолітів //Збірник відповідно до підвищення кількості життєздатних матеріалів конференції "Сучасні проблемиохороформ бактерій (Фіг. 6). Отже, за умов вмісту у ни і раціонального використання водних ресурсів середовищі існування досліджуваного штаму та очистки природних і стічних вод". - Київ, "Знанмікроорганізмів сублетальних концентрацій феноня". - 2002. - С. 44-48; лу, має місце поступове наростання форм 4. Использование природных цеолитов Сокирбактерій, що характеризуються резистентністю та ницкого месторождения в народном хозяйстве: здатністю до деструкції токсичного агенту. Така Сообщения Республ. науч.-практ. конф., г. Виновластивість, на нашу думку, може бути обумовлеградове Закарпатской обл., 23-24 окт. 1990 г. на наявністю у цитоплазмі стійких бактеріальних Черкассы: ЧФ НИИТЭХИМа, 1991. - 107 с.; клітин певних генетичних структур: плазмід, 5. Тарасевич Ю.И., Кравченко В.А., Карташов нуклеоїдних генів. А.П. Применение природных цеолитов для очистВ результаті проведеного генетичного аналізу ки питьевой воды / Сб. науч. работ «Дисперсные на наявність плазмідної ДНК в клітинах минералы Закарпатья и научно-технический продосліджуваного штаму A. hydrophila AF01 було гресс». - Ужгород, 1988. - С. 102-111; підтверджено існування в їх цитоплазмі невеликої 6. Теодорович Ю.Н., Сидор В.Э., Гожик Н.Ф. Ресурсы природных цеолитов Закарпатья и перза розмірами плазміди ( 4,4 т.п.н.), названої нами спективы их использования в народном хозяйстве pAR. Електрофореграма фрагментів рестрикції /Сб. науч. Работ «Дисперсные минералы Закарпаплазміди pAR представлена на Фігурі 7, де: 1 тья и научно-технический прогресс». - Ужгород, маркер (ДНК фагу , порізана рестриктазою PstI 1988. - С. 23-36. схематично /PstI); 2 - pAR/ScaI; 3 - pAR/EcoRI; 4 7. Пат. 10277586 Японія, C02F3/34; C02F3/00, pAR/PstI; 5 - pAR/HindIII; 6 - pAR/EcoRV; 7 Purifying Agent Using Microorganisms /Moriguchi pAR/BamHI; 8 - нативна pAR. Hiroshi (Японія) -N JP19970090576 19970409; Результати обробки pAR однією та двома реОпубл. 20.10.98 - аналог. стриктазами показали, що за допомогою ензимів 8. Пат. 23205А Україна, C02F1/40; C02F3/34, PstI та Seal утворюється один фрагмент ДНК Суміш для очищення грунтів і води від нафти і розміром 3,8-4,1 т.п.н. Це означає, що у молекулі нафтопродуктів /Український дослідний центр pAR існують два унікальні сайти впізнавання для екології нафти і газу - Опубл. 19.05.98. – ПРОТОназваних рестриктаз. Згідно карти плазміди ТИП. pBR322, або інших подібних плазмід, з яких конструювали вектори pUC18/19, pBluescriptIIKS тощо, 17 75742 18 19 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 75742 Підписне 20 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601