Разработка и исследование адаптивного микробного консорциума для биологической очистки сточных вод от бетаиновых поверхностно-активных веществ

Разработка и исследование адаптивного микробного консорциума для биологической очистки сточных вод от бетаиновых поверхностно-активных веществ

Автор: Салищева Олеся Владимировна, Бурлаченко Анастасия Сергеевна

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии @vestnik-susu-food

Рубрика: Актуальные проблемы развития пищевых и биотехнологий

Статья в выпуске: 2 т.11, 2023 года.

Бесплатный доступ

Для проведения биодеградации токсичных органических компонентов сточных вод актуален отбор штаммов микроорганизмов, которые будут обладать высокой биоразрушающей способностью по отношению к токсичным компонентам. Целью данной работы является анализ эффективности процесса биодеградации кокамидопропилбетаина в условиях многокомпонентной системы бактериальным консорциумом, состоящим из четырех деградационных штаммов рода Pseudomonas, и с использованием консорциума активного ила, полученного из аэротенков действующего предприятия Кузбасса. В качестве тестовых растворов были смоделированы сточные воды молочных перерабатывающих заводов, состав которых приближен к стокам после осуществления стадий механической и флотационной очистки воды на молокоперерабатывающих предприятиях, содержащие поверхностно-активные вещества. Количественные изменения в составе растворов регистрировались с помощью методов физико-химического анализа. На третий день эксперимента микробный консорциум выполнил первичную биодеградацию поверхностно-активного вещества в количестве 65,3 % от исходных значений концентрации. На пятый день содержание поверхностно-активного вещества достигло предельно допустимых значений. Активный ил показал более длительный период адаптации и к третьему дню использовал 48 % поверхностно-активного вещества в качестве питательного субстрата. Основные показатели, определяющие качество очищенных стоков после процесса биодеградации, соответствовали установленным нормам СанПиН 2.1.3684-21. Наличие в системе веществ, характерных для сточных вод молочных перерабатывающих заводов, не оказывает негативного влияния на степень и продолжительность процесса биодеградации бетаинового сурфактанта. Отмечено, что бактериальный консорциум в условиях многокомпонентной системы работает эффективнее, чем бактериальные штаммы по отдельности в условиях чистого раствора сурфактанта.

Еще

Очистка сточных вод, микробный консорциум, бактерии рода pseudomonas, поверхностно-активные вещества, бетаиновые сурфактанты, биодеградация

Короткий адрес: https://sciup.org/147240826

IDR: 147240826   |   DOI: 10.14529/food230202

Список литературы Разработка и исследование адаптивного микробного консорциума для биологической очистки сточных вод от бетаиновых поверхностно-активных веществ

  • Saravanakumar K., De Silva Sh., Santosh S., Sathiyaseelan A., Ganeshalingam A., Jamla M., Sankaranarayanan A., Veeraraghavan V.P., MubarakAli D., Lee J., Thiripuranathar G., Wang M.-H. Impact of Industrial Effluents on the Environment and Human Health and Their Remediation Using MOFs-based Hybrid Membrane Filtration Techniques. Chemosphere, 2022, vol. 307, no. 1, p. 135593. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135593.
  • Fuller R., Landrigan P.J., Balakrishnan K., et. al. Pollution and Health: a Progress Update. The Lancet Planetary Health, 2022, vol. 6, no. 6, p. e535-e547. https://doi.org/10.1016/S2542-5196(22)00090-0.
  • Wear S.L., Acuña V., McDonald R., Font C. Sewage Pollution, Declining Ecosystem Health, and Cross-sector Collaboration. Biological Conservation, 2021, vol. 255, p. 109010. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2021.109010.
  • Khalil M., Liu Y. Greywater Biodegradability and Biological Treatment Technologies: A Critical Review. International Biodeterioration and Biodegradation, 2021, vol. 161, p. 105211. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2021.105211.
  • Walsh É., Cialis E., Dillane E., Jansen M. Lemnaceae Clones Collected From a Small Geographic Region Display Diverse Traits Relevant for the Remediation of Wastewater. Environmental Technology and Innovation, 2022, vol. 28, p. 102599. https://doi.org/10.1016/j.eti.2022.102599.
  • Sibieva L.M., Degtyareva I.A., Sirotkin A.S., Babynin E.V. Composition of Activated Sludge Microbial Community Used in the Combined Biological and Chemical Wastewater Treatment. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology, 2019, vol. 9, no. 2, pp. 302-312. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-2-302-312.
  • Burlachenko A.S., Salishcheva O.V., Dyshlyuk L.S. Study into Biodegradation of Cocamidopropyl Betaine, an Amphoteric Surfactant, by Pseudomonas Bacteria and Activated Sludge. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya [Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology], 2021, vol. 11, no. 3, pp. 441-448. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-3-441-448.
  • Vonlanthen S., Brown M.T., Turner A. Toxicity of the Amphoteric Surfactant, Cocamidopropyl Betaine, to the Marine Macroalga, Ulva lactuca. Ecotoxicology, 2011, vol. 20, no. 1, pp. 202-207. https://doi.org/10.1007/s10646-010-0571-3.
  • Nogales L.M., Jiménez L.L., Abarca L.E., Gil M.M., López-Nieves M. Cocamidopropyl Betaine Surfactant 0.075 % Solution in Physiological Serum for Hygiene Process of COVID-19 Intubated Patients. International journal ofpharmaceutical compounding, 2020, vol. 24, no. 5, pp. 358-364.
  • Burlachenko A.S., Salishcheva O.V., Dyshlyuk L.S., Prosekov A.Y. Investigation of the Kinetic Regularities of the Process of Biodegradation of Betaine Surfactant by Bacteria of the Genus Pseudomonas. Applied Sciences, 2021, vol. 11, no. 19, pp. 8939. https://doi.org/10.3390/app11198939.
  • Yermoshin N.A., Romanchikova Ya.S. A Conceptual Approach to the Scientific Justification of the Modification of Technical Means and Technological Equipment of Food Production. Modern Science and Innovation, 2021, vol. 1, no. 33, p. 83-89. https://doi.org/10.37493/2307-910X.2021.L12.
  • Del Borghi A., Moreschi L., Gallo M. Circular Economy Approach to Reduce Water-energy-food Nexus. Current Opinion in Environmental Science and Health, 2020, vol. 13, pp. 23-28. https://doi.org/10.1016Zj.coesh.2019.10.002.
  • Grakova A.G. Optimization of the Structure Decisions in Designing a Membrane Bioreactor to Increase the Efficiency of Treatment Waste Water of the Dairy Industry. Modern Science and Innovation, 2020, vol. 3, no. 31, pp. 121-131. https://doi.org/10.37493/2307-910X.2020.3.15.
  • Bryndina L., Korchagina A. Influence of Wastewater Pollution on Biocenosis of Active Sludge. Forestry Engineering Journal, 2020, vol. 10, no. 3, pp. 16-24. https://doi.org/ 10.34220/issn.2222-7962/2020.3/2.
  • Egorova D.O., Nazarova E.A., Demakov V.A. New Lindane-degrading Strains Achromobacter sp. NE1 and Brevundimonas sp. 242. Microbiology, 2021, vol. 90, no. 3, pp. 392-396. https://doi.org/10.31857/S0026365621030034.
  • Nazarova E.A., Pervova M.G., Egorova D.O. Diversity of Culturable Aerobic Bacteria Isolated from Lindane-contaminated Soils. Bulletin of Perm University. Biology, 2021, vol. 2, pp. 93-100. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2021-2-93-100.
  • Swati P.G., Indu Sh.T. Biodegradation of Pyrene by Pseudomonas sp. ISTPY2 Isolated from Landfill Soil: Process Optimisation Using Box-Behnken Design Model. Bioresource Technology Reports, 2019, vol. 8, p. 100329. https://doi.org/10.1016Zj.biteb.2019.100329.
  • Korshunova T.Yu., Kuzina E.V., Rafikova G.F., Loginov O.N. Using Pseudomonas for Cleaning the Environment from Oil Contamination. Ecobiotech, 2020, vol. 3, no. 1, p. 18-32. https://doi.org/10.31163/2618-964X-2020-3-1-18-32.
  • Muravyeva I.V., Bebeshko G.I. Ionometric Determination of Chlorine and Fluorine in Oil and Gas-bearing Wastewater. Industrial Laboratory. Diagnostics of materials, 2022, vol. 88, no. 7, pp. 814. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2022-88-7-8-14.
  • Dubrovskay O.G., Kulagin V.A., Kurilina T.A., Feng-Chen Li. Application of Modified Sorption Material for Efficient Wastewater Treatment of Galvanic Production. Journal of Siberian Federal University. Engineering and technologies, 2017, vol. 10, no. 5, pp. 621-630. https:// 10.17516/1999-494X-2017-10-5-621-630.
  • Gholami A., Golestaneh M., Andalib Z. A New Method for Determination of Cocamidopropyl Betaine Synthesized from Coconut Oil through Spectral Shift of Eriochrome Black T. Spectrochimica Acta - Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2018, vol. 192, pp. 122-127. https://doi.org/10.1016/j.saa.2017.11.007.
  • Korotkova T.G., Altukhova D.V., Istoshina N.Yu., Demin V.I Technology of Wastewater Treatment Production of Vegetable Oils and Fats and Evaluation of Aeration Tank Efficiency on the Basis of Microanalysis of Activated Sludge. Journal of Ecological Engineering, 2019, vol. 20, no. 7, pp. 70-78. https://doi.org/10.12911/22998993/109878.
  • Aluker N.L., Herrmann M.E., Suzdaltseva Y.M. A Spectrophotometry Study of Nitrate and Nitrite Salts and Their Aqueous Solutions. Optics and Spectroscopy, 2019, vol. 127, pp. 991-996. https://doi.org/10.1134/S0030400X19120026.
  • Dalnova O.A., Bebeshko G.I., Eskina V.V., Baranovskaya V.B., Karpov Yu.A. Modern Methods of Heavy Metal Determination in Waste Water (Review). Industrial laboratory. Diagnostics of materials, 2017, vol. 83, no. 6, pp. 5-13.
  • Li M., Yin H., Zhu M., Yu Y., Lu G., Dang Zh. Co-metabolic and Biochar-promoted Biodegradation of Mixed PAHs by Highly Efficient Microbial Consortium QY1. Journal of Environmental Sciences, 2021, vol. 107, pp. 65-76. https://doi.org/10.1016/jjes.2021.02.002.
  • Muangchinda Ch., Rungsihiranrut A., Prombutara P., Soonglerdsongpha S., Pinyakong O. 16S Metagenomic Analysis Reveals Adaptability of a Mixed-PAH-Degrading Consortium Isolated from Crude Oil-Contaminated Seawater to Changing Environmental Conditions. Journal of Hazardous Materials, 2018, vol. 357, pp. 119-127. https://doi.org/10.1016/jjhazmat.2018.05.062.
  • Aditya L., Indra Mahlia T.M., Nguyen L.N., Vu H.P., Nghiem L.D. Microalgae-Bacteria Consortium for Wastewater Treatment and Biomass Production. Science of the Total Environment, 2022, vol. 838, no. 1, p. 155871. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155871.
  • Merkova M., Zalesak M., Ringlova E., Julinova M., Ruzicka J. Degradation of the Surfactant Cocamidopropyl Betaine by Two Bacterial Strains Isolated from Activated Sludge. International Biodeterioration and Biodegradation, 2018, vol. 127, pp. 236-240. https://doi.org/ 10.1016/j .ibiod.2017.12.006.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp