AUTOTROFNÍ DENITRIFIKACE BAKTERIÍ THIOBACILLUS DENITRIFICANS ZA PŘÍTOMNOSTI FOSFORU A MOLYBDENU Zuzana BLAŽKOVÁ, Eva SLEHOVÁ, Vojtěch TROUSIL, Jiří PALARČÍK, Miloslav SLEZÁK, Jiří CAKL UNIVERZITA PARDUBICE 15.10.2015
Úvod Dusičnanové ionty a dusitanové ionty ve vodách Nadměrná eutrofizace vod Vznik methemoglobinémie Karcinom žaludku nebo močového měchýře http://www.sevcik.sk/images/plitvicki/079.htm http://www.thepoisonreview.com/2011/10/26/review ofmethemoglobinemianeitherclearnorcurrent/ http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/be/heme_b.svg
Autotrofní denitrifikace Oxidačněredukční děj Oxidace elementární síry, pyritu, thiosíranu apod. Redukce dusičnanových a dusitanových iontů https://en.wikipedia.org/wiki/periplasm
Autotrofní denitrifikace Bakterie Thiobacillus denitrificans Betaproteobacteria G, pohyblivé tyčinky Obligátně chemolitoautotrofní Fakultativně anaerobní: https://microbewiki.kenyon.edu/images/a/a0/t_denitrificans.jpg.jpg aerobní podmínky O 2 anoxické podmínky NO 3 Buňky bakterie Thiobacillus denitrificans barvené dle Grama, zvětšeno 1000x
Autotrofní denitrifikace Výhody v porovnání s heterotrofní denitrifikací Cena Odstranění i nízkých koncentrací NO 3 Nízká produkce bakteriálního kalu Nevýhoda v porovnání s heterotrofní denitrifikací Rychlost X
Cíle práce Optimalizace reakčních podmínek autotrofní denitrifikace bakteriemi Thiobacillus denitrificans ph (nad 5,5) Teplota (33 C) Přídavek fosforu a molybdenu do systému Experimentální ověření účinnosti v přítomnosti těchto látek Definování spotřebovaného množství při reakci
Experimentální část Th. denitrificans DSM 12475 Médium S6 Vsádkové reaktory Síra (frakce 2,5 5,0 mm) CaCO 3 (regulace ph) Inokulum (OD = 0,17) NaNO 3 (c = 100 mg/l NO 3 ) NaH 2 PO 4, Na 2 MoO. 4 2H 2 O Agar 15,0 g Na 2 S 2 O 3 10,0 g KH 2 PO 4 11,8 g Na 2 HPO 4 1,2 g MgSO 4.7H 2 O 0,1 g (NH 4 ) 2 SO 4 0,1 g CaCl 2 0,03 g FeCl 3 0,02 g MnSO 4 0,02g
Experimentální část Sledované parametry Koncentrace NO 3 ČSN ISO 78903 (75 7453) Koncentrace NO 2 ČSN EN 26777 (75 7452) Koncentrace P ČSN EN ISO 6878 (75 7465) ph, teplota, ORP, O 2 rozp. Fázová kontrastní mikroskopie Zvětšeno 400x
Průběh autotrofní denitrifikace Vsádkový reaktor 50 g síry, 50 g CaCO 3 100 90 80 70 K (NO 3 ) K (NO 2 ) 3,0 2,5 2,0 denitrificans OD 0,17 c(no 3 ) [mg/l] 60 50 40 30 1,5 1,0 c(no 2 ) [mg/l] 20 0,5 10 0 0,0
Studium autotrofní denitrifikace v přítomnosti fosforu Šest vsádkových reaktorů 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 Označení K P1 P2 P3 P4 P5 Obsah P 0 mg/l 0,5 mg/l 1,0 mg/l 1,5 mg/l 2,0 mg/l 3,0 mg/l c(no 3 ) [mg/l] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 K (0 mg/l) P1 (0,5 mg/l) P2 (1,0 mg/l) P3 (1,5 mg/l) P4 (2,0 mg/l) P5 (3,0 mg/l)
Studium autotrofní denitrifikace v přítomnosti fosforu Šest vsádkových reaktorů 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 3,0 2,5 2,0 K (0 mg/l) P1 (0,5 mg/l) P2 (1,0 mg/l) P3 (1,5 mg/l) P4 (2,0 mg/l) P5 (3,0 mg/l) Označení K P1 P2 P3 P4 P5 Obsah P 0 mg/l 0,5 mg/l 1,0 mg/l 1,5 mg/l 2,0 mg/l 3,0 mg/l c(no 2 ) [mg/l] 1,5 1,0 0,5 0,0
Studium autotrofní denitrifikace v přítomnosti fosforu Šest vsádkových reaktorů 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 25 20 15 Označení K P1 P2 P3 P4 P5 Obsah P 0 mg/l 0,5 mg/l 1,0 mg/l 1,5 mg/l 2,0 mg/l 3,0 mg/l N celk. [mg/l] 10 5 0 K (0 mg/l) P1 (0,5 mg/l) P2 (1,0 mg/l) P3 (1,5 mg/l) P4 (2,0 mg/l) P5 (3,0 mg/l)
Spotřeba fosforu při autotrofní Pět vsádkových reaktorů denitrifikaci 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 c(ppo 3 ) [mg/l] 4 4,0 3,5 3,0 2,5 P1 (0,5 mg/l) P2 (1,0 mg/l) P3 (1,5 mg/l) P4 (2,0 mg/l) P5 (3,0 mg/l) Označení P1 P2 P3 P4 P5 Obsah P 0,5 mg/l 1,0 mg/l 1,5 mg/l 2,0 mg/l 3,0 mg/l 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0
c(no 3 ) [mg/l] Studium autotrofní denitrifikace v přítomnosti molybdenu Čtyři vsádkové reaktory 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 100 80 60 Označení K Mo1 Mo2 Mo3 Obsah Mo 0 mg/l 0,1 mg/l 0,5 mg/l 1,0 mg/l 40 20 0 K (0 mg/l) Mo1 (0,1 mg/l) Mo2 (0,5 mg/l) Mo3 (1,0 mg/l)
Studium autotrofní denitrifikace v přítomnosti molybdenu Čtyři vsádkové reaktory 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 1,0 0,8 0,6 K (0 mg/l) Mo1 (0,1 mg/l) Mo2 (0,5 mg/l) Mo3 (1,0 mg/l) Označení K Mo1 Mo2 Mo3 Obsah Mo 0 mg/l 0,1 mg/l 0,5 mg/l 1,0 mg/l c(no 2 ) [mg/l] 0,4 0,2 0,0
Studium autotrofní denitrifikace v přítomnosti molybdenu Čtyři vsádkové reaktory 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 25 20 15 Označení K Mo1 Mo2 Mo3 Obsah Mo 0 mg/l 0,1 mg/l 0,5 mg/l 1,0 mg/l N celk. [mg/l] 10 5 0 K (0mg/l) Mo1 (0,1 mg/l) Mo2 (0,5 mg/l) Mo3 (1,0 mg/l)
Studium autotrofní denitrifikace v přítomnosti fosforu a molybdenu Dva vsádkové reaktory 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 Označení Obsah P Obsah Mo K 0 mg/l 0 mg/l P 1,0 mg/l 0 mg/l Mo 0 mg/l 0,1 mg/l PMo 1,0 0,1 mg/l c(no 3 ) [mg/l] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 K (0 mg/l) P (1,0 mg/l) Mo (0,1 mg/l) PMo (1,0 mg/l P a 0,1 mg/l Mo)
Studium autotrofní denitrifikace v přítomnosti fosforu a molybdenu Dva vsádkové reaktory 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 c(no 2 ) [mg/l] 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 K (0 mg/l) P (1,0 mg/l) Mo (0,1 mg/l) PMo (1,0 mg/l P a 0,1 mg/l Mo) 0,2 Označení Obsah P Obsah Mo 0,1 K 0 mg/l 0 mg/l 0,0 PMo 1,0 0,1 mg/l
N celk. [mg/l] Studium autotrofní denitrifikace v přítomnosti fosforu a molybdenu Dva vsádkové reaktory 50 g síry, 50 g CaCO 3 denitrificans OD 0,17 25 20 15 10 5 K (0 mg/l) P (1,0 mg/l) Mo (0,1 mg/l) PMo (1,0 mg/l P a 0,1 mg/l Mo) Označení Obsah P Obsah Mo K 0 mg/l 0 mg/l 0 PMo 1,0 0,1 mg/l
Závěr Urychlení autotrofní denitrifikace bakterií Thiobacillus denitrificans správným dávkováním fosforu a molybdenu 1,0 mg/l fosforu pro 100 mg/l NO 3, S a CaCO 3 1:1 (50 g) 0,1 mg/l molybdenu pro 100 mg/l NO 3, S a CaCO 3 1:1 (50 g)
Děkuji za pozornost Zuzana Blažková 15. Října 2015 Inovativní sanační technologie ve výzkumu a praxi VIII, Hustopeče