Preview

Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология

Расширенный поиск

Состав микробного сообщества активного ила в процессах совместной биологической и реагентной очистки сточных вод

https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-2-302-3

Полный текст:

Аннотация

Целью работы являлась оценка влияния различных реагентов (традиционных – FeCl3, Al2(SO4)3, ,и инновационных – Biokat P 500 и Nanofloc), применяемых совместно с биологической очисткой сточных вод для коагуляции компонентов сред и микробных суспензий, на количественный и видовой состав микроорганизмов активного ила. Проведены моделирование процессов совместной биологической очистки сточных вод с реагентными препаратами, культивирование образцов активного ила и их посев на селективные питательные среды для выявления численности различных физиологических групп микроорганизмов, определение таксономической принадлежности колоний азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий. Изменения в биоценозе активного ила оценены по таким агрономически важным группам микроорганизмов, как диазотрофные, фосфатмобилизующие, актинобактерии, микромицеты и др. Установлено, что применение реагентных препаратов совместно с биологической очисткой сточных вод в большинстве случаев приводит к снижению численности этих микроорганизмов. Экспериментально подтверждено значительное снижение количества микроорганизмов в образцах активного ила с традиционным реагентом Al2(SO4)3; вторым по степени подавления является FeCl3. Показано, что препарат Nanofloc, несмотря на угнетение многих изучаемых групп микроорганизмов, способствует увеличению количества диазотрофов, а Biokat P 500 приводит к наименьшим отрицательным последствиям для численности и состава микроорганизмов активного ила. При идентификации доминирующих азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий методом протеомного анализа установлено, что контрольный вариант (без воздействия реагентов на микробное сообщество) представлен культурами бактерий Klebsiella oxytoca, Pseudomonas putida, Acinetobacter johnsonii, Rhodococcus erythropolis. Указанные микроорганизмы известны широкой значимостью для экологии и биотехнологии. В опытных вариантах преобладают: при добавлении хлорида железа – K. oxytoca, инновационных реагентов – по две культуры: с Biokat P 500 – Enterobacter ludwigii и Aeromonas veronii; с Nanofloc – Enterobacter cloacae и R. erythropolis. Наличие нескольких доминирующих видов бактерий, в том числе не относящихся к видам азотфиксаторов или фосфатмобилизаторов, может указывать на синтрофный характер сообществ активного ила. 

Об авторах

Л. М. Сибиева
Казанский национальный исследовательский технологический университет
Россия

аспирант кафедры промышленной биотехнологии,

г. Казань, Республика Татарстан



И. А. Дегтярева
Казанский национальный исследовательский технологический университет; Татарский НИИАХП – обособленное структурное подразделение ФИЦ КазНЦ РАН
Россия

д.б.н., главный научный сотрудник,

г. Казань, Республика Татарстан



А. С. Сироткин
Казанский национальный исследовательский технологический университет
Россия

д.т.н., профессор, заведующий кафедрой промышленной биотехнологии,

г. Казань, Республика Татарстан



Э. В. Бабынин
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Россия

к.б.н., доцент кафедры генетики, Институт фундаментальной медицины и биологии,

г. Казань, Республика Татарстан



Список литературы

1. Fytili D., Zabaniotou A. Utilization of sewage sludge in EU application of old and new methods – a review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2008. Vol. 12. No. 1. P. 116–140.

2. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. 512 с.

3. Гуляева И.С., Дьяков М.С., Савинова Я.Н., Русакова В.А., Глушанкова И.С. Анализ и обоснование методов обезвреживания и утилизации осадков сточных вод биологических очистных сооружений // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. 2012. N 2. С. 18–32.

4. Каллистова А.Ю., Пименов Н.В., Козлов М.Н., Николаев Ю.А., Дорофеев А.Г., Асеева В.Г., Грачев В.А., Менько Е.В., Берестовская Ю.Ю., Ножевникова А.Н., Кевбрина М.В. Изучение микробного состава активных илов московских очистных сооружений // Микробиология. 2014. T. 83. N 5. C. 615–625.

5. Zhang T., Shao M.-F., Ye L. Pyrosequencing reveals bacterial diversity of activated sludge from 14 sewage treatment plants // The ISME Journal. 2012. Vol. 6. No. 6. P. 1137–1147.

6. Кобелева Й.В., Сироткин А.С, Кирилина Т.В., Сибиева Л.М., Гадыева А.А. Совместная биологическая и физико-химическая очистка сточных вод с применением инновационного дефосфотирующего реагента. Часть 2. Оценка биологических процессов очистки сточных вод // Вестник Казанского технологического университета. 2016. Т. 19. N 16. С. 133–135.

7. Сибиева Л.М., Сироткин А.С., Кобелева Й.В., Гадыева А.А. Эксплуатационные свойства активного ила в технологиях совместной биологической и реагентной обработки сточных вод и утилизации осадков // Вестник Казанского технологического университета. 2016. Т. 19. N8. С. 142–144.

8. Никифорова Л.О., Белопольский Л.М. Влияние тяжелых металлов на процессы биохимического окисления органических веществ: теория и практика. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010. 78 с.

9. Scott J.S., Sterling S.A., To H., Seals S.R., Jones A.E. Diagnostic performance of matrixassisted laser desorption ionisation time-of-flight mass spectrometry in blood bacterial infections: a systematic review and meta-analysis // Infectious Diseases. 2016. Vol. 48. No. 7. P. 530–536.

10. Loonen A.J.M., Jansz A.R., Stalpers J., Wolffs P.F.G., Van den Brule A.J.C. Comparative study using phenotypic, genotypic and proteomics methods for identification of coagulase-negative staphylococci // European Journal of Clinical Microbiology and Infectious Diseases. 2012. Vol. 31. No. 7. P. 1575–1583.

11. Новаков И.А., Навроцкий А.В., Дрябина С.С., Малышева Ж.Н., Липатов С.В. Исследование структурообразования дисперсий активного ила в процессах уплотнения и флокуляции // Известия ВолгГТУ. 2007. Т. 5 (31). Вып. 4. С. 116–119.

12. Кобелева Й.В., Сироткин А.С., Вдовина Т.В., Петрова Е.В., Вознесенский Э.Ф., Мифтахов И.С. Морфологический анализ активного ила в совместной биологической и реагентной очистке сточных вод // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2017. Т. 13. N 2. С 17–23.

13. Кобелева Й.В., Кирилина Т.В., Сибиева Л.М., Сироткин А.С. Оценка кислородного баланса в процессах совместной биологической и реагентной очистки сточных вод // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. N 12. С. 191–193.

14. Бабушкина И.В., Бородулин В.Б., Коршунов Г.В., Пучиньян Д.М. Изучение антибактериального действия наночастиц меди и железа на клинические штаммы Staphylococcus aureus // Саратовский научно-медицинский журнал. 2010. Т. 6. N 1. С. 11–14.

15. Шугалей И.В., Гарабаджиу А.В., Илюшин М.А., Судариков А.М. Некоторые аспекты влияния алюминия и его соединений на живые организмы // Экологическая химия. 2012. Т. 21. N 3. С. 172–186.

16. Illmer P., Marschall K., Schinner F. Influence of available aluminium on soil microorganisms // Letters in Applied Microbiology. 1995. Vol. 21. No. 6. P. 393–397. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.1995.tb01090.x

17. Wood M. A mechanism of aluminium toxicity to soil bacteria and possible ecological implications // Plant and Soil. 1995. Vol. 171. Issue 1. P. 63–69.

18. Алексеева Л.С., Тюпа Д.В., Калёнов С.В., Панфилов В.И. Выделение и идентификация компонентов азотфиксирующего сообщества гранулированного аэробного активного ила, адаптированного к стрессу // Успехи в химии и химической технологии. 2014. Т. 28. N 4. С. 121–124.

19. Hu Y.L., Ribbe M.W. Historic Overview of Nitrogenase Research. Methods in Molecular Biology // Nitrogen Fixation. 2011. P. 3–7.

20. Juretschko S., Loy A., Lehner A., Wagner M. The microbial community composition of a nitrifying-denitrifying activated sludge from an industrial sewage treatment plant analyzed by the full-cycle rRNA // System. Appl. Microbiol. 2002. No. 25. P. 84–99.

21. Thomsen T.R., Kong Y., Nielsen P.H. Ecophysiology of abundant denitrifying bacteria in activated sludge // FEMS Microbiology Ecology. 2007. Vol. 60. No. 3. P. 370–382.

22. Mujahid T.Y., Subhan S.A., Wahab A., Masnoon J., Ahmed N., Abbas T. Effects of different physical and chemical parameters on phosphate solubilization activity of plant growth promoting bacteria isolated from indigenous soil // Journal of Pharmacy and Nutrition Sciences. 2015. Vol. 5. No. 1. P. 64–70.

23. Musarrat J., Khan Md.S. Factors affecting phosphate-solubilizing activity of microbes: current status // Phosphate solubilizing microorganisms. 2014. P. 63–85.

24. Temme K., Zhao D., Voigt C.A. Refactoring the nitrogen fixation gene cluster from Klebsiel la oxytoca // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012. Vol. 109. No. 18. P. 7085–7090.

25. Chung H., Park M., Madhaiyan M., Seshadri S., Song J., Cho H., Sa T. Isolation and characterization of phosphate solubilizing bacteria from the rhizosphere of crop plants of Korea // Soil Biology and Biochemistry. 2005.Vol. 37. No. 10. P. 1970–1974.

26. Jha P.N., Kumar A. Endophytic colonization of Typha australis by a plant growth – promoting bacterium Klebsiella oxytoca strain GR-3 // Journal of Applied Microbiology. 2007. Vol. 103. No. 4. P. 1311–1320.

27. Hamamura N., Olson S.H., Ward D.M. Inskeep W.P. Microbial population dynamics associated with crude-oil biodegradation in diverse soils // Appl. Environ. Microbiol. 2006. Vol. 72. No. 9. P. 6316–6324.

28. Chen Y.P., Rekha P.D., Arun A.B., Shen F.T., Lai W.-A., Young C.C. Phosphate solubilizing bacteria from subtropical soil and their tricalcium phosphate solubilizing abilities // Applied Soil Ecology. 2006. Vol. 34. No. 1. P. 33–41.

29. Satyanarayana T. Microbial diversity: current perspectives and potential applications. New Delhi: I. K. International Publ. Pvt Ltd, 2005. 1133 p.

30. Inbar J., Chet I. Evidence that chitinase produced by Aeromonas caviae is involved in the biological control of soil-borne plant pathogens by this bacterium // Soil Biology and Biochemistry. 1991. Vol. 23. No. 10. P. 973–978.

31. Yousaf S., Afzal M., Reichenauer T.G., Brady C.L., Sessitsch A. Hydrocarbon degradation, plant colonization and gene expression of alkane degradation genes by endophytic Enterobacter ludwigii strains // Environmental Pollution. 2011. Vol. 159. No. 10. P. 2675–2683.


Для цитирования:


Сибиева Л.М., Дегтярева И.А., Сироткин А.С., Бабынин Э.В. Состав микробного сообщества активного ила в процессах совместной биологической и реагентной очистки сточных вод. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019;9(2):302-312. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-2-302-3

For citation:


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;9(2):302-312. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-2-302-3

Просмотров: 83


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-2925 (Print)
ISSN 2500-1558 (Online)