DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2019.2(46).173857

ДЕСТРУКЦІЯ ФЕНОЛУ ПРИ ФОРМУВАННІ ПОЛІВИДОВОЇ БІОПЛІВКИ НА ПРИРОДНИХ І СИНТЕТИЧНИХ НОСІЯХ У БІОФІЛЬТРІ

Т. В. Гудзенко, І. П. Конуп, О. В. Волювач, М. М. Чабан, О. Г. Горшкова, Т. О. Беляєва, М. Б. Галкін

Анотація


Мета. Визначити ефективність процесу очищення води від фенолу мікроорганізмами-деструкторами при формуванні полівидової біоплівки на природних і синтетичних носіях в біофільтрі. Методи. У роботі використовували асоціацію бактерій-деструкторів фенолу – Aeromonas ichthiosmia ONU552, Васillus subtilis ONU551, Pseudomonas maltophilia ONU329, Pseudomonas fluorescens ONU328, Pseudomonas cepacia ONU327. Забарвлення сформованих біоплівок здійснювали 1% розчином акридинового помаранчевого. Мікроскопію зразків проводили під флуоресцентним мікроскопом Carl Zeiss і світловим мікроскопом Carl Zeiss, Primo Star з фото-фіксацією. Концентрацію фенолу у воді визначали екстракційно-фотометричним методом з використанням 4-аміноантипірину. Результати. Методом флуоресцентної мікроскопії підтверджено, що використані для очищення води від фенолу бактерії-деструктори утворювали біоплівку в біофільтрі на носіях різної природи – керамічних трубках, мушлях мідій, торфі, цеоліті, активованому вугіллі, синтетичному носії типу «ВІЯ», піску. У лабораторних умовах доведено ефективність роботи колоночного біофільтра періодичної дії проточно-висхідного типу з пошаровим комплексним завантаженням сорбентів при очищенні фенол-вмісної води (вихідна концентрація фенолу – 300 мг/л). Через 2 години роботи біофільтра ступінь очищення води становив 40% (залишкова концентрація фенолу у воді 180±17,2 мг/л), що було пов'язано з сорбцією фенолу на носіях, в процесі біодеструкції вона сягала 90% (залишкова концентрація фенолу у воді – 29,5±2,8 мг/л) на 6-ий день. У наступні дні ефективність роботи біофільтра при безперервному надходженні забрудненої фенолом води була на рівні 50–75%, і в стаціонарно-циклічному режимі сягала 80–90% (концентрація фенолу у воді варіювала від 29,5±2,8 мг/л до 60±5,7 мг/л). Висновок. Новий мікробний консорціум утворює на природних і синтетичних носіях фільтра біоплівку, що сприяє ефективному очищенню води від фенолу і тривалості роботи біофільтра проточного типу (до 2 міс) без додаткової регенерації.

Ключові слова


очищення води; бактерії - деструктори фенолу; біофільтр; біоплівка; флуоресцентна мікроскопія

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Bioplenki: Biofilms: basic research methods: teaching aid / Mardanova AM. s soavt. Kazan': K(P)FU, 2016: 42 [in Russian].

Erohin PS, Kuznecov OS, Konnov NP, Vidjaeva NA, Utkin DV. An integrated approach to the study of microbial biofilms by atomic force microscopy. Izvestija Saratovskogo universiteta. Novaja serija. Serija: Fizika. 2012;12(1):42– 46 [in Russian].

Pavlova IB, Tolmacheva GM, Lenchenko EM. Experimental study of the formation of biofilms Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus (light and scanning electron microscopy). Problemy veterinarnoj sanitarii, gigieny i jekologii. 2016;4(20):65-73 [in Russian].

Pukemo MM, Simakov JuG, Alekseev EV. Fractal growth of microorganisms on the powder-fiber loading of the biofilter and intensification of wastewater treatment Innovacii i investicii. 2015;6:181–185 [in Russian].

Cerebrennikova MK. Biodegradation of petroleum hydrocarbons by immobilized rhodococci in a column bioreactor. Avtoref. dis. kand. biol. nauk: 03.02.03 – mikrobiologija, Perm' 2014:23. [in Russian].

Sokolova TN. Microbial biofilms and methods for their detection Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta. 2014;4:12–15. [in Russian].

Fomin GS. Voda. Kontrol' himicheskoj, bakteriologicheskoj i radiacionnoj bezopasnosti po mezhdunarodnym standartam: Jenciklopedicheskij spravochnik. 3-izd. M., 2000:839. [in Russian].

Chasova JeV, Ivchuk VV. Ecological and chemical characteristics and methods of environmental protection from phenol. Vestnik Krivorozhskogo nacional'nogo universiteta. 2013;34(1):209–213. [in Russian].

Aromatic hydrocarbons removal by immobilized bacteria (Pseudomonas sp., Staphylococcus sp.) in fluidized bed bioreactor / J. Taoufok [et al]. Annals of Microbiology. 2004;54(2):189–200.

Biodegradation of phenol in synthetic and industrial wastewater by Rhodococcus erythropolis UPV-1 immobilized in an air-stirred reactor with clarifier / MB. Prieto [et al]. Applied Microbiology and Biotechnology. 2002a;58(6):853– 859.

Camargo AC, Pizzolitto EL. Biofilm formation on catheters used after cesarean section as observed by scanning electron microscopy. International J. of Gynecology and Obstetrics. 2005;90:148–149.

Degradation of phenol by Rhodococcus erythropolis UPV-1 immobilized on Biolite in packed-bed reactor / MB. Prieto [et al]. Journal of Biotechnology. 2002b;97(1):1–11.

Gudzenko Tatyana, Wolodymyr Iwanycja, Olga Woljuwacz, Boris Galkin, Olga Zuk, Elena Gorszkowa. Biodegradacja fenoli i nnych cyklicznych związków aromatycznych. - Publisher: GlobeEdit is a trademark of International Book Market Service Ltd., member of OmniScriptum Publishing Group, 17 Meldrum Street, Beau Bassin 71504, Mauritius. 2018:85.

Nor Suhaila Yaacob, Rosfarizan Mohamad, Siti Aqlima Ahmad . The influence of different modes of bioreactor operation on the efficiency of phenol degradation by Rhodococcus UKMP-5M. Rendiconti Lincei. 2016;27(4):749–760.

Songwen Tan, Xuncai Chen, Chunzhi Cui, Yang Hou, Weiguo Li, Hong You. Biodegradation of saline phenolic wastewater in a biological contact oxidation reactor with immobilized cells of Oceanimonas sp. Biotechnology Letters. 2017;39(1):91–96.

Patent of Ukrai'ny №97747. Method of aerobic biological treatment of sewage / Gvozdyak PI, Globa LI, Sablij LA, Kaparnyk AI, Borysenko OO, Zhukova VS. Opubl. 12.03.2012. Byul. № 5 [in Ukrainian].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Биопленки: основные методы исследования: учебно-методическое пособие / Марданова А.М. с соавт. – Казань: К(П)ФУ, 2016. – 42 с.

Ерохин П. С., Кузнецов О. С., Коннов Н. П., Видяева Н. А., Уткин Д. В. Комплексный подход к изучению биопленок микроорганизмов методом атомно-силовой микроскопии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. – 2012. – Т. 12, № 1. – С. 42–46.

Павлова И. Б., Толмачева Г. М., Ленченко Е. М. Экспериментальное исследование процессов формирования биопленок Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus (световая и сканирующая электронная микроскопия) // Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. – 2016. - №4(20). – С. 65–73

Пукемо М. М., Симаков Ю. Г., Алексеев Е. В. Фрактальный рост микроорганизмов на порошково-волокнистой загрузке биофильтра и интенсификацию очистки сточных вод // Инновации и инвестиции. – 2015. – № 6. – С. 181–185.

Cеребренникова М. К. Биодеградация нефтяных углеводородов иммобилизованными родококками в колоночном биореакторе …Автореф. дис. канд. биол. наук: 03.02.03 – микробиология, Пермь – 2014. – 23 с.

Соколова Т. Н. Микробные биопленки и способы их обнаружения // Журнал Гродненского государственного медицинского университета. – 2014. – № 4. – С. 12–15.

Фомин Г. С. Вода. Контроль химической, бактериологической и радиационной безопасности по международным стандартам: Энциклопедический справочник. 3-изд. М., 2000. – 839 с.

Часова Э. В., Ивчук В. В. Эколого-химические характеристики и методы защиты окружающей среды от фенола // Вестник Криворожского национального университета. – 2013. – № 34(1). – С. 209–213.

Aromatic hydrocarbons removal by immobilized bacteria (Pseudomonas sp., Staphylococcus sp.) in fluidized bed bioreactor / J. Taoufok [et al] // Annals of Microbiology. – 2004. – Vol. 54, № 2. – P. 189–200.

Biodegradation of phenol in synthetic and industrial wastewater by Rhodococcus erythropolis UPV-1 immobilized in an air-stirred reactor with clarifier / M.B. Prieto [et al] // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2002a. – Vol. 58, № 6. – P. 853–859.

Camargo A. C. Biofilm formation on catheters used after cesarean section as observed by scanning electron microscopy / A.C. Camargo, E.L. Pizzolitto // International J. of Gynecology and Obstetrics. – 2005. Vol. 90. – P. 148–149.

Degradation of phenol by Rhodococcus erythropolis UPV-1 immobilized on Biolite in packed-bed reactor / M.B. Prieto [et al] // Journal of Biotechnology. – 2002b. – Vol. 97, № 1. – P. 1–11.

Gudzenko Tatyana, Wolodymyr Iwanycja, Olga Woljuwacz, Boris Galkin, Olga Zuk, Elena Gorszkowa. Biodegradacja fenoli i nnych cyklicznych związków aromatycznych. – Publisher: GlobeEdit is a trademark of International Book Market Service Ltd., member of OmniScriptum Publishing Group, 17 Meldrum Street, Beau Bassin 71504, Mauritius. (ISBN: 978-613-8-25347-1). – 2018. – 85 p.

Nor Suhaila Yaacob, Rosfarizan Mohamad, Siti Aqlima Ahmad. The influence of different modes of bioreactor operation on the efficiency of phenol degradation by Rhodococcus UKMP-5M // Rendiconti Lincei. – 2016. – 27(4). – P. 749–760.

Songwen Tan, Xuncai Chen, Chunzhi Cui, Yang Hou, Weiguo Li, Hong You. Biodegradation of saline phenolic wastewater in a biological contact oxidation reactor with immobilized cells of Oceanimonas sp.// Biotechnology Letters – 2017. – Vol. 39, Issue 1, P. 91–96.

Патент України №97747. Спосіб аеробного біологічного очищення стічних вод/ Гвоздяк П.І., Глоба Л.І., Саблій Л.А., Капарник А.І., Борисенко О.О., Жукова В.С. Опубл. 12.03.2012, Бюл. №5.





Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)

DOI 10.18524/2307-4663