N r 118
Z E S Z Y T Y NAUKOWE P O L IT E C H N IK I Ś L Ą S K I E J
I n ż y n i e r i a S a n i t a r n a z . 6 1964
JE R Z Y CH M IELO W SKI, ANDRZEJ GROSSMAN, E L Ż B IE T A WACŁAWCZYK
BIOCHEM ICZNY ROZKŁAD CYJANKÓW, CYJANIANÓW I RODANKÓW P R Z EZ ADAPTOWANE OSADY CZYNNE
W s p ó łc z e s n y r o z w ó j b io c h e m ic z n y c h m eto d o c z y s z c z a n i a s t w a r z a m o ż liw o ś c i b io lo g io z n e g o n i s z c z e n i a s u b s t a n c j i c y ja n o g e n n y c h . Znane s ą w y b i t n i e t o k s y c z n e w ł a s n o ś c i t y c h z w ią z k ó w , s z c z e g ó ln i e z a ś c y j a n k u . O k a z a ło s i ę je d n a k , ż e z w i ą z k i t e mogą u le g a ć p r z y s w o je n i u i b io c h e m ic z n e m u r o z k ł a d o w i p r z e z n ie k t ó r e d r o b n o u s t r o j e . P E T T E T [ 1 , 2 ] p r z e p r o w a d z ił o b s e rw a c j e nad r o z k ła d e m c y j a n k u w p ro w ad zon eg o n a z ł o ż a b i o l o g i c z n e w k o m p le k s a c h z m e t a la m i. O d p o w ie d n io a d a p to w a n e z ł o ż a powo
d o w a ły r o z k ł a d c y j a n k u o s t ę ż e n i u 1 5 0 m g / l CN* w o b e c n o ś c i zw ią zk ó w b io g e n n y c h l u b b e z d o d a tk u s u b s t a n c j i o r g a n i c z n y c h . WARE i P A IN T E R [ 3 ] w 1955 r o k u w y o d r ę b n i li d r o b n o u s t r o je r o z k ł a d a j ą c e c y j a n k i , k t ó r e s k la s y f ik o w a n o j a k o A c t i n o - m y c e ' t a c e a e . P r z e d k i l k u l a t y IAJDZACK [ 4 , 5] , TRELAW NEY [ 6 ] i SYMONS [ 7 ] b a d a l i r o z k ł a d n i t r y l i - o r g a n ic z n y c h
c y ja n k ó w - p r z e z m ik r o o r g a n iz m y osadów c z y n n y c h .
O d d z ie ln e , i n t e r e s u j ą c e z a g a d n ie n ie s t a n o w i r o z k ł a d c y j a n ku p r z e z m ie s z a n e p o p u la c je osadów c z y n n y c h , n i e z a s i l a n y c h dod atkow ym i s u b s t a n c ja m i o r g a n ic z n y m i. W t y c h w a ru n k a c h c y j a n e k lu b z w ią z e k p o k re w n y j e s t je d y n y m s u b s t r a t e m e n e r g e t y c z nym i je d yn y m ź ró d łe m w ę g la i a z o t u . B a d a n ia b io c h e m ic z n e j d e g r a d a c ji c y j a n k u w t a k i c h w a ru n k a c h p r z e z o s a d c z y n n y p r z e p r o w a d z ił N E S B IT T i KOHL [ 8 ] . LUDZACK [ 9 ] o b s e rw o w a ł t e n p r o c e s v/ ś r o d o w is k u h e t e r o t r o f o w y m . W c i ą g u o s t a t n i c h l a t podob ne d o ś w ia d c z e n ia p r o w a d z iło r ó w n ie ż a n g i e l s k i e la b o r a t o r iu m Wat e r P o l l u t i o n R e s e a r c h £ 1 0 ] . C h a r a k t e r y s t y k ę p o p u l a c j i d ro b n o u s t r o jo w y c h r o z k ł a d a j ą c y c h c y j a n k i i r o d a n k i ( t i o c y j a n i a - n y ) p o d a ła P U T IL IN A [11] .
I n f o r m a c je d o t y c z ą c e b io lo g ic z n e g o r o z k ł a d u c y ja n ia n ó w s ą w l i t e r a t u r z e j e s z c z e b a r d z o s k ą p e . LUDZACK [ 9 j s t a r a ł s i ę w y j a ś n i ć m ech an izm b io c h e m ic z n e j d e g r a d a c j i te g o z w ią z k u . S t w i e r d z i ł , ż e c y j a n i a n y t r u d n i e j u l e g a j ą m ik r o b io lo g ic z n e m u r o z k ła d o w i od in n y c h z w ią z k ó w t e j g r u p y .
4 J. Cbmlslowski. A. Grossman. E. Wacławczyk
M o ż liw o ś ć r o z k ł a d u ro d a n k ó w p r z e z d r o b n o u s t r o je r o z p a t r z o n o w b a d a n ia c h K E Y a [1 2 ] i -20wLERa [1 3] . O sad c z y n n y z a s t o s o w a ł BADGER I JACKSON [
14
] do u s u w a n ia ro d ankó w z wód p o g a z o w y c h . R ó w n ie ż LUEZACK [ 9 ] p r z e p r o w a d z ił b a d a n ia nad r o z k ła d e m ro d a n k ó w p r z e z a d ap to w an e o s a d y c z y n n e .D o ś w ia d c z e n ia n ad b io c h e m ic z n y m r o z k ła d e m s u b s t a n c j i c y - ja n o g e n n y c h w ’w a ru n k a c h a u to tro fo w y c - h p r z e z a d ap to w an e o s a d y c z y n n e s ą w l i t e r a t u r z e nowe i n ie p e ł n e . N ie w y s z ł y one d o t y c h c z a s p o z a ram y badań, l a b o r a t o r y j n y c h . W ydaw ało s i ę c ie k a w e i p o t r z e b n e p r z e p r o w a d z e n ie c y k l u b ad ań z m i e r z a ją c y c h do u t w o r z e n ia osadów c z y n n y c h - z d o ln y c h do r o z k ła d u c y ja n k ó w , c y ja n ia n ó w i ro d a n k ó w b e z dodatkow ego w z b o g a c a n ia ś r o d o w is k a w s u b s t r a t y o r g a n i c z n e . P r a c e t e z m i e r z a ł y do o p r a c o w a n ia sp o so b u w y t w o r z e n ia i a d a p t a c j i t y c h o sad ó w .
In n y m za d a n ie m b y ło b a d a n ie d y n a m ik i i m e ch an izm u r o z k ł a du c y ja n k ó w , c y ja n ia n ó w i ro d a n k ó w . R o z p o w s z e c h n iło s i ę p r z e k o n a n ie , ż e c y j a n i a n j e s t pow szechnym p ro d u k te m p o ś re d n im b io c h e m ic z n e g o r o z k ł a d u c y ja n k ó w i ro d a n k ó w . S p o s t r z e ż e n i a M DZACKA [
9
] z a p r z e c z a ł y tem u p r z y p u s z c z e n iu . Można b y ł o s i ę s p o d z ie w a ć , ż e z a s t o s o w a n ie m eto d y je d n o c z e s n e j adap t a c j i [15
] może d ać b a r d z i e j w n i k l i w y w g lą d w m ech an izm b io c h e m ic z n e j d e g r a d a c j i o m aw ian ych jo n ó w .C z ę ś ć d o ś w i a d c z a l n a
M e to d y k a b ad ań
B a d a n ia b io c h e m ic z n e g o r o z k ł a d u c y ja n k ó w , c y ja n ia n ó w i ro d a n k ó w p r z e z a d ap to w an e o s a d y c z y n n e p ro w ad zo n o w la b o ra - r t o r y j n y c h ko m o rach n a p o w ie t r z a n y c h , k t ó r e z a s t o s o w a ł McKEN N EY [ 1 6 ] , B y ł y one zbudowane z p r z e ź r o c z y s t e g o p l a s t i k u w k s z t a ł c i e g r a n ia s t o s ł u p ó w o w y m ia ra c h 1 0 0 x 5 0 x 3 6 0 mm. P ojem n o ś ć ko m o ry w y n o s ił a o k o ło 1 ,7 l f co u m o ż liw ia ł o w prow adze
n i e 1 ,5 1 c i e c z y . O b ję t o ś ć kom ór b y ł a w y s k a lo w a n a w p o r
c j a c h 0 , 5 1 . U ł a t w i a ł o t o o d p ro w a d z a n ie p r z e z b o c z n y od p ływ p ó ł lu b j e d n o l it r o w y c h p o r c j i c i e c z y z k o m o ry.
N a p o w ie t r z a n ie kom ór o d b yw a ło s i ę p r z y pomocy a e r a t o r ó w a k w a r y jn y c h , k t ó r e t ł o c z y ł y p o w ie t r z e p r z e z k a p i l a r n i e z a
Biochemiczny rozkład cyjanków, cyjanianów..._____ 5
k o ń c z o n ą r u r k ę s z k l a n ą , u m ie s z c z o n ą w c z ę ś c i d e n n e j z b i o r n i k a . N a p o w ie t r z a n ie p r z e b ie g a ł o w w a ru n k a c h n ie k o n t r o lo w a nego n a d m ia r u , k t ó r e o p r ó c z n a t l e n i e n i a z a p e w n ia ło p e łn e z m ie s z a n ie o s a d u c z y n n e g o z c i e c z ą w k o m o rz e .
H od o w lę o s a d u c z y n n e g o p ro w ad zo n o m e to d ą p e r io d y c z n ą w c y k l u 23 g o d z in n e g o n a p o w ie t r z a n i a i je d n o g o d z in n e j sedym en
t a c j i . P r z e z d e k a n t a c ję o d p row ad zo n o je d e n l i t r z u ż y t e g o r o z tw o ru tu b u se m d oln ym i u b y t e k u z u p e łn ia n o ś w ie ż ą p o r c j ą r o z tw o ru z a s i l a j ą c e g o . W p r a c a c h h o d o w la n y c h s to s o w a n o r o z t w o r y s u b s t r a t ó w w w o d z ie w o d o c ią g o w e j l u b w s y n t e t y c z n e j p o żyw ce W EIN BERG ERa [17]. W z a s a d n i c z e j c z ę ś c i b a d a ń u ż y t o r o z t w o rów w o d nych c h e m ic z n ie c z y s t y c h p r e p a r a t ó w c y j a n k u , c y j a n i a n u i r o d a n k u p o t a s u . R o z m y ś ln ie z a s to s o w a n o 3 o le p o ta so w e b ad a n y c h a n io n ó w a b y u z y s k a ć w a r u n k i u m o ż li w i a j ą c e b a d a n ia porów n a w c z e .
B a d a n ia n ad r o z k ła d e m s u b s t r a t ó w w y m a g a ły d o b o ru m etod o z n a c z a n ia t y c h jo n ó w i p ro d u k tó w i c h d e g r a d a c j i . C y j a n k i i r o d a n k i o z n a c z a n o m e to d ą b e n z y d y n o w o - p iry d y n o w ą [ 1 8 ] . O zna
c z a n i e c y j a n i a n u p o le g a ło n a p r z e p r o w a d z e n iu te g o z w ią z k u w j o n amonowy p r z e z h y d r o l i z ę kw asow ą i o z n a c z a n ie amonu o d c z y n n ik ie m N e s s l e r a . M eto d a t a w p ro w ad zo n a do b a d a ń h y d r o c h e m ic z n y c h [ 1 9 , 2 0 ] w ym a g a ła w stę p n e g o u s u n i ę c i a jo n u amono wego p r z e d h y d r o l i z ą c y j a n i a n u . U z y s k iw a n o t o p r z e z f i l t r a - ,c j ę b a d a n e j p r ó b y p r z e z ko lu m n ę jo n o w y m ie n n ą z s i l n y m k a t i o - n it e m D o w ex-5 0 zre g e n e ro w a n y m 5
%
N a C l-W śró d p ro d u k tó w b io c h e m ic z n e g o r o z k ł a d u c y ja n k ó w , c y j a n i a nów i ro d a n k ó w p o j a w i a ł y s i ę j o n y : am onowy, a z o ty n o w y i a z o t a n o w y . O zn a c za n o j e m e to d am i k o lo r y m e t r y c z n y m i p o d an ym i p r z e z STANDARD METH0D3 [2 1 ] . Z a w ie s in ę o s a d u c z y n n e g o o z n a c z a n o wagowo p r z e z o d s ą c z e n ie n a f i l t r a c h m em branowych [2 2 ] i w y s u s z e n ie w t e m p e r a t u r z e 105 C . O d c zy n ś r o d o w is k a w y z n a c z a no p o t e n c jo m e t r y c z n is p r z y pom ocy e l e k t r o d y s z k l a n e j .
O sa d c z y n n y r o z k ł a d a j ą c y c y j a n k i , c y j a n i a n y i r o d a n k i wyho dowano w dwu s e r i a c h . J e d n a z n i c h w y k o r z y s t y w a ł a ś r o d o w is k o h e t e r o t r o f o w e w h o d o w li i a k l i m a t y z a c j i o sad ó w do r o z k ł a d u s u b s t r a t ó w p r z e d z a s a d n ic z y m , a u to tro fo w y m o k re s e m b a d a ń . W d r u g i e j r ó w n o le g le p ro w a d z o n e j s e r i i h o d o w la n e j p r z e z n ap o
w i e t r z a n i e g le b y s tw o rz o n o w a r u n k i a u t o t r o f o w e od p o c z ą t k u o b s e r w a c j i . U t w o r z e n ie i a d a p t a c ję a b u s e r i i osad ó w c z y n n y c h k o n t ro lo w a n o m ik ro s k o p o w o .
6____________ J . C h m ie lo w s k i, A« G ro ssm a n , E . W a c ła w c z y k
T r a n s f o r m a c ja su ro w e g o o s a d u b io g e n n e g o w o s a d y c z y n n e p r z y s to s o w a n a do r o z k ł a d u CM*, CNO* i CHS*
O sa d s u ro w y z o s a d n ik a w stę p n e g o p r z e z k ilk u n a s t u d n io w e n a p o w ie t r z a n ie w ś r o d o w is k u wodnym ( i j2 5 ) d a je d o b rz e u f o r mowany o s a d c z y n n y [10] . T a k p rz y g o to w a n y o s a d , u ż y t y w i l o
ś c i o k o ło 30% o b j ę t o ś c i ko m o ry l a b o r a t o r y j n e j , b y ł n a s t ę p n i e a k lim a t y z o w a n y do r o z k ł a d u b a d a n y c h s u b s t r a t ó w .
Kom orę 1 p r z e z n a c z o n o n a h o d o w lę o s a d u p rz y s to s o w a n e g o do r o z k ł a d u c y ja n k ó w . Kom ora 2 s ł u ż y ł a do o b s e r w a c j i b io c h e m ic z n e g o u t l e n i e n i a c y ja n ia n ó w , z a ś Kom ora 3 z a w i e r a ł a o s a d
‘c z y n n y p rz y s t o s o w y w a n y do d e g r a d a c j i ro d a n k ó w . D o zo w a n ie s u b s t r a t ó w r o z p o c z ę t o od c o d z ie n n e j d a w k i 1 m g / l C N *, C N O * ! CNS* w s y n t e t y c z n e j p o ży w ce W EIN BER G ER a [ 1 7 ] lu b w r o z t w o r z e wodnym d l a s e r i i a u t o t r o f o w e j . Od d n i a , w k tó r y m n ie s t w ie r d z o n o a n a l i t y c z n i e w y r ą ź n e j o b e c n o ś c i s u b s t r a t ó w po 23 g o d z in n y m n a p o w ie t r z a n i u , z w ię k s z a n o daw kę jo n u .U t r z y m u - j ą c t a k ę z a s a d ę k o n t r o l i a n a l i t y c z n e j , p r o g r e s y w n ie z w ię k s z a n o s t ę ż e n i e s u b s t r a t ó w . O k o ło 6 0 d n ia a k l i m a t y z a c j i w w a ru n k a c h h e t e r o t r o f o w y c h u s t a l i ł a s i ę m a k sy m a ln a z d o ln o ś ć r o z k ł a d u b a d a n y c h jo n ó w . W y n o s iła o n a d l a c y ja n k ó w 1 0 0 m g / l C N *, d l a c y ja n ia n ó w 1 0 0 m g / l CNO* z a ś d l a ro d a n kó w 1 4 0 m g / l C N S *.
D a l s z a h o d o w la z m i e r z a ł a do sto p n io w e g o 'Z u b o ż e n ia e ro -- d o w is k a w z a s i l a j ą c e z w i ą z k i o r g a n ic z n e s y n e t y e z n e j p o ż y w k i W EIN B ER G ER a. Po k i l k u d n ia c h t a k i c h z a b ie g ó w c y j a n k i , c y j a n ia n y l u b r o d a n k i s t a ł y s i ę je d y n y m ź ró d łe m w ę g la i a z o t u d l a m ie s z a n y c h p o p u l a c j i b io lo g i c z n y c h a d a p to w a n y c h osadów c z y n n y c h . M aksym a ln e d a w k i s u b s t r a t ó w w y n o s ił y w w a ru n k a c h a u t o t r o f o w y c h 8 0 m g / l C N *, 1 0 0 m g / l CNO* i 1 0 0 m g / l C N S *. W t y c h w a ru n k a c h o s a d p o d le g a ł d a l s z e j h o d o w li w o e lu s t a b i l i z a c j i n a b y t y c h w ł a s n o ś c i .
O sa d y c z y n n e p r z y s t o s o w a n e do d e g r a d a c j i C N *. CNO* i CNS*
o trz y m a n e p r z e z n a p o w ie t r z a n ie g le b y
D łu g o t r w a łe n a p o w ie t r z a n ie 10% w o d n e j z a w i e s i n y g le b y w o b e c n o ś c i s u b s t r a t ó w p r o w a d z i do u t w o r z e n ia osadów c z y n n y c h [ 1 0 ] . Kom orę I p r z e z n a c z o n o n a w y t w o r z e n ie i p r z y s t o s o w a n ie o s a d u z d o ln e g o do r o z k ł a d u c y j a n k u . Kom ora I I s ł u ż y ł a do ob s e r w a c j i c y j a n i a n u , z a ś w Kom orze I I I a k lim a t y z o w a n o o sa d c z y n n y r o z k ł a d a j ą c y r o d a n e k . S u b s t r a t y dozowano c o d z ie n n ie w s t ę ż e n i u 1 m g / l b ad an eg o jo n u w w o d z ie w o d o o ią g o w e j. Dozo
Biochemiczny rozkład cyjanków, cyjanianów..«______ ?
w a n ie t y c h dawek t r w a ł o do d n i a , w k t ó r y m k o n t r o ln e o z n a c z ę n i a a n a l i t y c z n e w y k a z a ł y w y r a ź n y z a n i k b a d a n y c h jo n ó w w c i ą gu 23 g o d z in n a p o w ie t r z a n i a . O b s e r w a c ja t a z b i e g a ł a s i ę z p o ja w ie n ie m s i ę z d o ln o ś c i f l o k u l a c y j n e j o s a d u . S t o s u j ą c z a sa d ę z w i ę k s z e n i a s t ę ż e n i a s u b s t r a t u d o p ie r o Od d n i a , w k t ó rym d aw ka p o p r z e d z a ją c a u l e g a ł a r o z k ła d o w i - s to p n io w o po 3 m i e s ią c a c h h o d o w li d op row ad zo no d o z o w a n ie s u b s t r a t ó w do s t ę ż e n i a 1 40 m g / l C N * , 1 1 0 m g / l CNO* o r a z 1 1 0 m g / l C N S * .B y ł y t o m a k sy m a ln e p o r c j e s u b s t r a t ó w u l e g a j ą c e r o z k ł a d o w i w o p is a n y c h a u t o t r o f o w y e h w a ru n k a c h d o ś w ia d c z e n ia .
P r z e b ie g d o ś w ia d c z e ń i w y n i k i b a d a ń
Dynam i ka. r o z k ł a d u c y ja n k ó w , c y ja n ia n ó w i ro d a n k ó w p r z e z o s a dy c z y n n e p r z y s t o s o w a n e do r o z k ł a d u s u b s t r a t ó w m a c ie r z y s t y c h
P ie r w s z a c z ę ś ć z a s a d n ic z y c h b ad a ń z m i e r z a ł a do o k r e ś l e n i a d y n a m ik i r o z k ł a d u jo n u C N * , CNO* i CNS* p r z e z o s a d y c z y n n e o trz y m a n e z b io g e n n e g o o s a d u su ro w e g o (K o m o ra 1 . 2 i 3 ) o r a z o s a d y wyhodowane p r z e z n a p o w ie t r z a n ie g le b y (Komo r a I , I I i I I I ) . O b s e r w a c je w s tę p n e w y k a z a ł y z b l iż o n e w ł a s n o ś c i b io c h e m ic z n e osad ó w c z y n n y c h obu t y c h s e r i i do r o z k ł a du p o s z c z e g ó ln y c h s u b s t r a t ó w . R ó ż n i ł y s i ę one t y l k o n i e z n a c z n ie a k t y w n o ś c i ą , k t ó r ą o k r e ś l a ł a m a k sy m a ln a daw ka de
g rad o w an eg o jo n u w c y k l u d o ś w ia d c z a ln y m , M ożna w ię c b y ł o z d o p u s z c z a ln y m p r z y b l i ż e n i e m u w a ż a ć z a d w ie r ó w n o le g łe p r ó b y o b s e r w a c j i r o z k ł a d u c y ja n k ó w p r z e z o s a d c z y n n y w K o m o rze 1 i Ko m orze I , b a d a n ie d e g r a d a c j i c y ja n ia n ó w w Ko m o rze 2 i I I o r a z u t l e n i e n i a ro d a n k ó w w Ko m o rze 3 i Ko m orze I I I . -
Z w y k le s t o s u j e s i ę 2 0 do 30% o b ję t o ś c io w y c h o s a d u c z y n nego w ko m o rze n a p o w ie t r z a n e j , co o d p o w ia d a z a w a r t o ś c i s u c h e j s u b s t a n c j i o s a d u r z ę d u 5 0 0 0 m g / l. P r z e d r o z p o c z ę c ie m d o ś w ia d c z e ń z a w a r t o ś ć z a w i e s i n y w Ko m orze 1 i Ko m o rze I f r o z k ł a d C N * ) o r a z w Ko m o rze 2 i I I ( r o z k ł a d CN O *) ko ry g o w a no do z w a r t o ś c i 5 0 0 0 m g / l z a w i e s i n y . N a d m ia r o s a d u p r z e c h o wywano w z a p a s o w y c h k o m o ra ch n a p o w ie t r z a n y c h . N a t o m ia s t w Ko m o rze 3 i I I I , w k t ó r e j hodowano o s a d c z y n n y p r z y s t o s o w a n y do r o z k ł a d u ro d a n k ó w , i l o ś ć z a w i e s i n y b y ł ą m a ła i w y n o s i ł a o k o ło 3 0 0 0 m g / l.
8______ J. Chmielowski, A, Grossman, E. Wacławczyk
• CZA S,god7.
Rys, 1, Rozkład cyjanków prz-ez adaptowany osad czynny
w Ko m o rze IBiochemiczny rozkład cyjanów, cyjanianów...______ 9
R y s . 2 . R o z k ła d c y ja n ia n ó w p r z e z a d a p to w a n y o s a d c z y n n y w K o m o rze I I
12_____ J. Chmlelowakl. A. Grossman. E. WacŁawczyk
ï? y s » 3 , H o a k ła d ro d a n k ó w p r z « z a d a p to w a n y o s a d a a y u n y w K o m o rza 3
Biochemiczny rozkład cyjanów, cyjanianów...______ 11
C y k l o b s e r w a c y jn y p o l e g a ł n a p e r io d y c z n y m n a p o w ie t r z a n iu m a k sy m a ln e j d a w k i m a c ie r z y s t e g o s u b s t r a t u z p rz y s to s o w a n y m osadem czynnym . P r ó b y c i e c z y do a n a l i z y p o b ie r a n o z ko m o ry b e z p o ś r e d n io po d o d a n iu s u b s t r a t u , a n a s t ę p n ie co c z t e r y go d ż in y w c z a s i e n a p o w ie t r z a n i a . Z p o b r a n e j p ró b y w ykonyw ano o z n a c z e n ia s u b s t r a t u , jo n ó w N H * , NO’ i NO o r a z p H . Z a w ie s i n ę o z n a c z a n o t r z y r a z y w c i ą g u c y k l u d o ś w ia d c z a ln e g o .
O sad c z y n n y p r z y s t o s o w a n y do r o z k ł a d u c y ja n k ó w w Kom orze 1 r o z k ł a d a ł 8 0 a g / ł CN* w c i ą g u 24 g o d z . n a p o w ie t r z a n i a . W tym c z a s i e w Ko m orze I n a s t ę p o w a ł r o z k ł a d 1 4 0 m g / l C N * . D y
n a m ik ę r o z k ł a d u te g o s u b s t r a t u p o d a je r y s . 1 . R o z k ła d o w i c y ja n k ó w t o w a r z y s z y ł w z r o s t i l o ś c i z a w i e s i n y o 187 m g / l w Ko
m o rze 1 i 255 m g / l w Ko m orze I . O d czy n ś r o d o w is k a w a h a ł s i ę w g r a n i c a c h pH 8 , 0 do 8 , 8 .
B io c h e m ic z n a d e g r a d a c ja c y ja n ia n ó w w i l o ś c i 1 0 0 m g / l CNO’
p r z e b ie g a ł a w Ko m orze 2 p r z e z 28 g o d z . A d a p to w a n y o s a d c z y n n y w Kom orze I I r o z k ł a d a ł w tym c z a s i e 1 1 0 m g / l CN O *. O b s e r w a c je u z y s k a n e w tym d o ś w ia d c z e n iu i l u s t r u j e r y s . 2 . R o z k ła d c y ja n ia n ó w pow odow ał w z r o s t z a w i e s i n y o 2 0 0 m g / l ('Kom ora 2 ) i 214 m g / l (K o m o ra I I ) .
O sad c z y n n y a k lim a t y z o w a n y do r o z k ł a d u ro d a n k ó w powodo
w a ł d e g r a d a c ję 1 0 0 m g / l CNS’ w Kom orze 3 o r a z 1 1 0 m g / l CNS*
w Ko m o rze I I I w o k r e s i e 4 4 g o d z in n e g o n a p o w ie t r z a n i a . P r z e b ie g p r o c e s u u t l e n i a n i a ro d a n k ó w p r z e d s t a w i a r y s . 3 . W c i a - s i e d e g r a d a c j i jo n u CNS* n i e ob serw o w ano w z r o s t u i l o ś c i z a w i e s i n y w ko m o ra ch n a p o w ie t r z a n y c h .
B a d a n ia , je d n o c z e s n e j a d a p t a c j i osad ó w c z y n n y c h p r z y s t o s o w a n y c h do r o z k ł a d u c y ja n k ó w , c y ja n ia n ó w i ro d a n k ó w
D ru g a c z ę ś ć z a s a d n ic z y c h b a d a ń z m i e r z a ł a do o k r e ś l e n i a m e ch an izm u b io c h e m ic z n e g o r o z k ł a d u b a d a n y c h jo n ó w . O b se rw a c j a t a o p i e r a ł a s i ę n a z a s a d z i e je d n o c z e s n e j a d a p t a c j i o s a du c z y n n e g o do r o z k ł a d u s u b s t r a t ó w i p ro d u k tó w p o ś r e a i i c h te g o m e t a b o liz m u . B a d a n ia z m i e r z a ł y g łó w n ie do s t w i e r d z e n i a c z y c y j a n i a n j e s t p ro d u k te m p o ś re d n im b io lo g ic z n e g o u t l e n i e n i a c y j a n k u i r o d a n k u . W t a k im p rz y p a d k u o s a d y ad ap to w an e do CN* i CNS* b y ł y b y j e d n o c z e ś n i e ad ap to w an e do r o z k ł a d u CNO*.
K a ż d y z osadów c z y n n y c h p r z y s t o s o w a n y do r o z k ł a d u je d n e go z s u b s t r a t ó w poddawano b a d a n iu z d o ln o ś c i r o z k ł a d u dwu p o z o s t a ł y c h jo n ó w . P o m ię d z y je d n ym i d ru g im c y k le m d o ś w ia d c z a ln y m s to s o w a n o d w ud nio w ą p r z e r w ę p r z e z n a c z o n ą n a r e g e n e -
r a c j ę w ł a s n o ś c i o s a d u c z y n n e g o pod wpływem z a s i l a n i a s u b - s t r a t e m m a c ie r z y s t y m .
'■I
b a d a n ia c h je d n o c z e s n e j a d a p t a c j i osadów c z y n n y c h ^ h o dow anych z o s a d u su ro w e g o 'K o m o ra 1 , 2 i 3 ) lu b z g le b y (K o m o ra I , I I i I I I ) d o ś w ia d c z e n ia p ro w ad zon o p o d o b n ie j a k w p o p r z e d n io o p is a n y c h o b s e r w a c ja c h d y n a m ik i s u b s t r a t ó w r o d z i12 J. Chmielowski, A. Grossman, E. Y/acławczyk_______
R y s . 4 . R o z k ła d c y ja n ia n ó w p r z e z o s a d c z y n n y a d a p to w a n y do d e g r a d a c j i c y ja n k ó w w Ko m o rze I
Biochemiczny rozkład cyjanków, cyjanianów..._____ 13
m y c h . P r ó b y p o b ie ra n o p r z e z tu b u
3
d o ln y ko m o ry w o d s tę p a c h c z t e r o i o ś m io g o d z in n y c h . K o n t r o l a a n a l i t y c z n a o b e jm o w a ła o z n a c z e n ia s t ę ż e n i a s u b s t r a t u , jo n ó w NH‘ , NO* i NC/L o r a z pH Z a w ie s in ę o z n a c z a n o t r z y k r o t n i e w c y k l u d o ś w ia d c z a ln y m .O sa d y c z y n n e a d a p to w a n e do r o z k ł a d u c y ja n k ó w w Kom orze 1 1 Ko m o rze I o b c ią ż o n o 50 m g / l CNO* i b ad ano r o z k ł a d w prow a
dzonego c y j a n i a n u w c z a s i e 4 8 g o d z in n a p o w ie t r z a n i a . R y s . 4 d e m o n s t ru je p r z e b ie g te g o d o ś w ia d c z e n ia , w k t ó r y m n i e s t w i e r dzono w z r o s t u i l o ś c i z a w i e s i n y . Po d w u d n io w ej p r z e r w ie p r z e z n a c z o n e j n a r e g e n e r a c j ę o s a d u b ad ano z d o ln o ś ć r o z k ł a d u
50
m g / l CH S
5
p r z e z t e n o s a d c z y n n y . A e r a c ję p ro w a d zo n o p r z e z 28 g o d z . O b s e r w a c je u z y s k a n e w b a d a n ia c h r o z k ł a d u ro d a n k u p r z e z o s a d p r z y s t o s o w a n y do r o z k ł a d u c y ja n k ó w p r z e d s t a w ia r y p . 5 . I l o ś ć o s a d u c z y n n e g o n ie z n a c z n ie m a l a ł a .O sad c z y n n y a k lim a t y z o w a n y do d e g r a d a c j i c y ja n ia n ó w w Kom orze 2 i I I n a p o w ie t r z a n o p r z e z 4 8 g o d z . z 5 0 m g / l
4
C N *.D yn a m ikę r o z k ł a d u c y j a n k u p r z e z t e n o s a d p o d a je r y s .
6
. V / c z a s i e t e g o d o ś w ia d c z e n ia s t w ie r d z o n o n i e w i e l k i w z r o s t i l o ś c i z a w i e s i n y w Kom orze 2 o r a z o o k o ło 119 m g / l w Ko m orze I I . O d c zy n ś r o d o w is k a w a h a ł s i ę w g r a n i c a c h pH 8 , 0 do8
,8
. B a d a n y o s a d c z y n n y re g e n e ro w a n o w c ią g u dwóch d n i , po czym o s a d t e n n a p o w ie t r z a n o p r z e z
44
g o d z . w k o n t a k c i e z p o r c j ą 50 m g/1 C H S * . R o z k ła d r o d a n k u p r ż e z o s a d c z y n n y a k l im a t y z o w an y do u t l e n i e n i a c y ja n ia n ó w p r z e d s t a w i a r y s .7
. VF c z a s i en a p o w ie t r z a n ia i l o ś ć z a w i e s i n y m a la ł a o 1 0 0 m g / l w Kom orze 2 i o k o ło 8 2 m g / l w Ko m o rze I I .
O sa d y c z y n n e p r z y s t o s o w a n e do b io c h e m ic z n e g o r o z k ł a d u ro d a n k ó w (K o m o ra 3 i Kom ora I I I ) poddano 4 8 g o d zin n e m u napo w i e t r z e n i u po w p ro w a d z e n iu 50 m g / l C N *. P r z e b ie g u t l e n i e n i a c y ja n k ó w p r z e z b a d a n y o s a d c z y n n y p o d a je r y s .
8
, A e r a c j i p r z y pH 8 , 0 do8,6
t o w a r z y s z y ł n ie z n a c z n y w z r o s t i l o ś c i z a w i e s i n y r z ę d u k i l k u m g / l w obu k o m o ra c h . Po d w u d n io w e j r e g e n e r a c j i te g o o s a d u w p ro w ad zo n o p o r c j ę 50 m g / l CNO* i napo w ie t r z a n o p r z e z 4 8 g o d z . D e g r a d a c ję c y ja n ia n ó w p r z e z o s a d c z y n n y p r z y s t o s o w a n y do r o z k ł a d u ro d a n k ó w i l u s t r u j e r y s .9
. P r o c e s o w i n a p o w ie t r z a n ia c y ja n ia n ó w t o w a r z y s z y ł z n a c z n y s p a d e k i l o ś c i z a w i e s i n y w ko m o ra ch d o ś w ia d c z a ln y c h .W c e l u s t w i e r d z e n i a w ł a s n o ś c i b io c h e m ic z n y c h a d a p to w a n y c h osadów c z y n n y c h p rz e p ro w a d z o n o p o ró w n a n ie z d o ln o ś c i r o z k ł a d u c y ja n k ó w , c y ja n ia n ó w i ro d a n k ó w w b a d a n iu je d n o c z e s n e j a d a p t a c j i . T a b e la I p o d a je p ro c e n to w y r o z k ł a d jo n ó w C N ', CNO’ i CNS* w c z a s i e n a p o w ie t r z a n ia w k o n t a k fe ie z adap to w a n y m i o s a d a m i c z y n n y m i. T a b e la t a o k r e ś l a r ó w n ie ż c z a s n a p o w ie t r z a n ia p o t r z e b n y do u s t a l e n i a s i ę p r o c e s u d e g r a d a - c y jn e g o b a d a n y c h s u b s t r a t ó w .
14__________ J . C h m ie lo w s k i. A . G ro ssm an , E . W a cła w czyk
• *
0 _ 0
4 8 1 2 1 6 2 0 2 4 2 8
C ZAS , go dz.
Rys. 5* Rozkład rodanków przez osad czynny adaptowany
do degradacji cyjanków w Komorze 1
Biochemiczny rozkład cyjanów, cyjanianów... 15
-l3
Rys. 6. Rozkład cyjanków przez osad czynny adaptowany do degradacji cyjanianów w Komorze 2
1,5
48 C Z A S , g o d z .
Hys. ?. Rozkład rodanków przez osad czynny adaptowany do degradacji cyjanianów
wKomorze 2
RODANKI
Biochemiczny rozkład cyjanów, cyjanianów..._____ 17
Rys* 8. Rozkład cyjanków przez osad czynny adaptowany
do degradacji rodanków w Komorze 3
18_____ J. Chmielowski, A. Grosaman. E. Wacławczyk
I
C Z A S ,g o d z .
Rys. 9« Rozkład cyjanianów przez
''s a dczynny
a d a p to w a n ydo degradacji rodanków w
K o m o rzeIII
i
Biochemiczny rozkład cyjanków, cyjanianów»»«_____ *9
T a b e la I B a d a n ie je d n o c z e s n e j a d a p t a c j i osadów c z y n n y c h
p r z y s t o s o w a n y c h do r o z k ł a d u c y ja n k ó w , c y ja n ia n ó w i ro d an kó w
Ro
d z a j o s a d u
1
O sa d a d a p to w a n y do r o z k ł a d u
R o z k ła d a n y s u b -
s t r a t
R o z k ła d po
24
g o d z .n a p o w i e t r z a - n i a; ' ( * )
C z a s n a p o w i e t r z a n i a p o t r z e b n y do u s t a b i l i z o w a n i a r o z k ł a d u ( g o d z , )
R o z k ła d a n io n ó w
( * )
CK*
97,5 24 97,5
O sad CR* CNO* .
0
■■I0
c z y n n y CNS*
0
-0
¿ z s u r o
>vych o CN*
’ 57fo .48 67,0
sadów CHO* CNO*
66|o 28 7fc,5
b io g e n CRS*
0
- 0>n y c h
C N * '
53,0 48 77,8
CNS* CNO* 0 0
CNS*
65,5 44 80,5
CN*
96,5 24 96,5
CN* CNO* 0 - 0
CNS* 0 mm 0
O sad CN*
67,6 48 77,8
c z y n n y CNO* CNO*
31,5 28 75,2
z g l e - CNS* 0 mm 0
h y
CN*
41,0 48 57,0
. CNS* CNO* 0 0
CNS*
80,5 44 91,5
20 J. Chmielowski, A. Grossman, E. Wacławczyk
O m ó w i e n i e w y n i k ó w
Przedmiotem badań był biochemiczny rozkład nieorganicz
nych anionów: cyjanku, cyjanianu i rodanku (tiocyjanianu) przez adaptowane osady czynne, w warunkach autotrofowych.Ba dania te miały na celu stwierdzenie dynamiki i mechanizmu te go rozkładu oraz sposobów otrzymania i adaptacji osadów czynnych.
Wyniki przeprowadzonych doświadczeń stwierdzają, że adap towane osady czynne zdolne do biochemicznego rozkładu jonu CK*, CKO* i CHS’ w warunkach autotrofowych można uzyskać zarówno z surowych osadów biogennych jak i z gleby.
Porównanie aktywności biochemicznej adaptowanych osadów czynnych prowadzi do stwierdzenia, że osad czynny wyhodowa
ny z gleby nieco lepiej nadaje się do rozkładu substancji cyjanogennych. Osad ten znajdował się w warunkach autotro
fowych w okresie bioflokulacji i adaptacji. Natomiast trans formacja i adaptacja osadów czynnych z surowego osadu biogen -nego przebiegała w środowisku heterotrofowym. warunki auto- trofowe stworzono dla tych osadów dopiero w późniejszych stadiach hodowli. Osady te rozkładały macierzyste substra- ty w stężeniach 80 mg/l CN’, 100 mg/l CNO* oraz 100 mg/l CN3’. Osady czynne uzyskane z gleby degradowały te jony w stężeniach 140 mg/l CN’, 110 mg/l CNO’ oraz 110 mg/.l CNS*.
Osady czynne adaptowane do rozkładu cyjanków (Komory 1 i i) już w okresie pierwszych 4 godzin napowietrzenia powo
dowały rozkład około
757°wprowadzonej ilości tego jonu. W czasie 16 godzin napowietrzania około
977°cyjanków ulegało mikrobiologicznemu utlenieniu (rys.1). Spadkowi stężenia substratu towarzyszył wzrost ilości osadu i jonu amonowego, który utleniał się do azotynów i azotanów. W środowisku tej reakcji stwierdzono obecność cyjanianów o stężeniu rzędu 0»5 mg/l. Można przypuszczać, że jest to produkt zwykłego, chemicznego utlenienia pewnej ilości jonu Cli*,spowodowanego przez silne napowietrzanie komory reakcyjnej.
Cyjaniany ulegały metabolizmowi najtrudniej spośród trzech badanych substratów cyjanogennych. W dynamice degra
dacji cyjanianów przez osady czynne przystosowane do przy
swajania tego jonu (Komory 2 i II) występowała wyraźna faza indukcyjna (rys. 2). Występowanie tej fazy lag wskazywało na dodatkowe przystosowywanie się układu do przyswojenia wprowadzonej dawki substratu. Napowietrzanie 28 godzinne po wodowało rozkład około
759°cyjanianów. Towarzyszył temu wy
raźny wzrost zawiesiny osadów czynnych. Stężanie jonu amono
Biochemiczny rozkład cyjanków, cyjanianów..._____ 21
wego i a z o ta n ó w b y ło n i e w i e l k i e i s t a ł e w o k r e s i e d o ś w ia d c z e n i a , n a t o m ia s t s t ę ż e n i e a z o ty n ó w w y k a z y w a ło z n a c z n e w aha n i a .
O sa d y c z y n n e p r z y s t o s o w a n e do d e g r a d a c j i ro d a n k ó w (Komo
r a 3 i I I I ) c e c h o w a ły s i ę s ła b s z y m w z ro s te m od in n y o h o s a dów a d a p to w a n y c h . R o d a n k i u l e g a ł y r o z k ła d o w i w 8 0 do
90
/ „wc z a s i e 2 8 g o d z in n a p o w ie t r z a n i a . D y n a m ik a te g o r o z k ł a d u c h a r a k t e r y z o w a ł a s i ę s p a d k ie m s t ę ż e n i a ro d a n k ó w w p ie r w s z y c h 4 g o d z in a c h p r o c e s u . D ł u ż s z a a e r a c j a n i e pow o d ow ała w y r a ź nego o b n i ż a n ia s i ę r e s z t k o w e g o s t ę ż e n i a s u b s t r a t u . S t ę ż e n i e jo n u amonowego m a la ło g w a łt o w n ie po k ilk u g o d z in n y m n a p o w ie t r z a n i u , po czym u s t a l a ł o s i ę . A z o t y n y w y s t ę p o w a ły t y l k o w p ie r w s z y c h g o d z in a c h p r o c e s u , po czym s t ę ż e n i e te g o jo n u ma l a ł o do i l o ś c i ś la d o w y c h . A z o t a n y w y k a z y w a ły w y r a ź n y w z r o s t w k o ń c o w e j, n i t r y f i k a c y j n e j f a z i e d o ś w ia d c z e n ia .
P o ró w n a n ie p o d a t n o ś c i jo n ó w c y ja n k o w e g o , c y ja n ia n o w e g o i ro d anko w eg o n a b io c h e m ic z n ą d e g r a d a c ję pod wpływem m ie s z a n y c h p o p u l a c j i osadów c z y n n y c h - p o z w a la n a s t w i e r d z e n i e , ż e c y j a n k i u l e g a j ą n a j ł a t w i e j m ik r o b io lo g ic z n e m u r o z k ła d o w i ' r y s . 1 ) . W c i ą g u 24 g o d z . n a p o w ie t r z a n ia a d a p to w a n y o sa d c z y n n y r o z k ł a d a ł o k o ło 9 7 / jo n u CU * . K E S B I T T [ s ] s t w i e r d z i ł 9 9 / r o z k ł a d u te g o j o n u , s t o s o w a ł on je d n a k z a le d w ie d a w k i 12 m g / l C N *. N a j t r u d n i e j r o z k ł a d a ł y s i ę c y j a n i a n y ( r y s . 3 ) . T y lk o 7 2 / te g o jo n u d e g ra d o w a ło s i ę p o d c z a s n a p o w ie t r z a n ia w k o n t a k c i e z a k lim a ty z o w a n y m osadem c z y n n y m . R o d a n k i u l e g a ł y r o z k ła d o w i p r z e z o s a d y c z y n n e w g r a n i c a c h 8 0 - 9 1 / ( r y s . 2
).
W a rto p o d k r e ś l i ć , że LUDZACK i i n . [ 9 ] d o s z e d ł do b a rd z o p o d o b n y ch w n io sk ó w w b a d a n ia c h b io c h e m ic z n e g o r o z k ł a d u c y ja n k ó w , c y ja n ia n ó w i ro d a n k ó w p r z e z a k lim a t y z o w a n e o s a d y c z y n n e w ś r o d o w is k u w y b i t n i e n e t e r o t r o f o w y m . S t w i e r d z i ł on ż e d r o b n o u s t r o je a d a p to w a n y c h osadów c z y n n y c h n a j ł a t w i e j a t a k u j ą c y j a n k i , w m n ie js z y m s t o p n iu r o z k ł a d a j ą r o d a n k i , z a ś c y j a n i a n y s ą n a j b a r d z i e j o d p o rn e n a r o z k ł a d m i k r o b i o l o g i c z n y . O k a z u je s i ę w i ę c , że o b e c n o ś ć s u b s t a n c j i o r g a n ic z n y c h w ś r o d o w is k u n ie z m ie n ia o g ó ln y c h c e c h , k t ó r e s t w ie r d z o n o w a u t o t r o f o w y c h w a ru n k a c h n i n i e j s z y c h b a d a ń .
R o z p o w s z e c h n ił s i ę p o g lą d , ż e c y j a n k i i r o d a n k i w c z a s i e b io c h e m ic z n e g o r o z k ł a d u p r z e c h o d z ą p r z e z c y j a n i a n y , ja k o p o ś r e d n i p r o d u k t u t l e n i e n i a [ 2 3 , 2 4 ] . G dyby je d n a k i s t o t n i e c y j a n i a n y b y ł y t a k im p ro d u k te m p o ś r e d n im , w ó w cza s m ik r o b io l o g i c z n y r o z k ł a d c y ja n ia n ó w p o w in ie n p r z e b ie g a ć s z c z e g ó ln i e ł a t w o .
22_____ J. Chmielowski, Ą. Grossman, E. Wacławczyk
A b y p r z e k o n a ć s i ę o d ro d z e p rz e m ia n p o ś r e d n ic h w m etab o l i z m i e b a d a n y c h s u b s t a n c j i c y ja n o g e n n y c h p rz e p ro w a d z o n o b a d a n ia je d n o c z e s n e j a d a p t a c j i osadów c z y n n y c h p r z y s t o s o w a n y c h do r o z k ła d u p o s z c z e g ó ln y c h s u b s t r a t ó w . M etodę je d n o c z e s n e j a d a p t a c j i o p r a c o w a ł S TA N IE R [ i 5 ] , S ł u ż y o n a do id e a t y f i k a c j i p o ś r e d n ic h p ro d u k tó w m e t a b o liz m u . O c ie r a s i e n a założeniu, że drobnoustroje adaptowane do rozkładu określo
nego związku są jednocześnie adaptowane do degradacji po
średnich produktów rozkładu tego związku.
O k a z a ło s i ę , ż e o s a d y c z y n n e a d ap to w an e do r o z k ł a d u c y ja n k ó w n i e d e g ra d o w a ły c y ja n ia n ó w w c z a s i e 4 8 . g o d z in n e g o na p o w i e t r z e n i a ( r y s . 4 ) . O sad t e n r ó w n ie ż n i e r o z k ł a d a ł ro d a n ków ( r y s . 5 ) . N i e w i e l k i e s t ę ż e n i e jo n u am onowego, a z o t y n y i a z o t a n y t w o r z ą c e s i ę w c z a s i e n a p o w ie t r z a n ia s u b s t r a t ó w mo
g ł y p o c h o d z ić
ż
e n d o g e n n e j r e s p i r a c j i osad ó w c z y n n y c h w o - b e c n o ś c i n i e p r z y s w a ja ln y c h s u b s t r a t ó w . N a u t l e n i e n i e b io m asy w s k a z y w a ł w y r a ź n y z a n i k z a w i e s i n y o s a d u c z y n n e g o .S t w ie r d z o n o n a t o m ia s t z d o ln o ś ć r o z k ł a d u c y ja n k ó w p r z e z o s a d y c z y n n e p r z y s t o s o w a n e do p r z y s w o je n i a c y ja n ia n ó w . Z w p ro w a d zo n e j p o r c j i 5 0 m g / l CN* po o k r e s i e 32 g o d z in n e g o n a p o w ie t r z a n ia u le g ł o r o z k ł a d o w i 62% te g o j o n u . J e d n a k pozo s t a ł e s t ę ż e n i e 16 m g / l CN* u t rz y m y w a ło s i ę p o d c z a s d łu g o t r w a łe g o n a p o w ie t r z a n ia ( r y s . 6 ) . M e ta b o liz m o w i c y ja n k ó w przez ten osad czynny towarzyszył wzrost zawiesiny b io m a sy i p o j a w i a ł y s i ę s t a d i a n i t r y f i k a c y j n e u k i a a u . n a t o m ia s x Da- d a n y o s a d c z y n n y p r z y s t o s o w a n y do p r z y s w o je n i a c y ja n ia n ó w n i e r o z k ł a d a ł ro d a n k ó w w . c z a s i e d ł u g o t r w a ł e j a e r a c j i ( r y s . 7) B a d a n ia w y k a z a ł y , ż e o s a d y c z y n n e a k lim a t y z o w a n e do r o z k ł a d u ro d a n k ó w p ow o d ow ały r ó w n ie ż r o z k ł a d c y ja n k ó w ( r y s . 8 ) W o k r e s i e 4 8 g o d z in n e g o n a p o w ie t r z a n ia n a s t ę p o w a ło b i o l o g ic z n e u t l e n i e n i e o k o ło 60% w prow adzonego c y j a n k u . T o w a rz y s z y ł tem u w z r o s t m i k r o b i o l o g i c z n y o sa d u i s t a d i a n i t r y f i k a - c j i . O sa d y c z y n n e 'p r z y s t o s o w a n e do m e t a b o liz o w a n ia ro d a n k ó w o k a z a ł y s i ę b ie r n e w k o n t a k c i e z r o z t w o r a m i c y ja n ia n ó w ( r y s . 9 ) . P r o c e s o w i n a p o w ie t r z a n ia t o w a r z y s z y ł z n a c z n y s p a d e k i l o ś c i z a w i e s i n y i za a w an so w a n a n i t r y f i k a c j a p ro d u k tó w endogen n e j r e s p i r a c j i osadów c z y n n y c h .
Na p o d s t a w ie w y n ik ó w b a d a ń je d n o c z e s n e j a d a p t a c j i ( t a b e la I ) m ożna S t w i e r d z i ć , ż e o s a d y c z y n n e p r z y s t o s o w a n e do r o z k ł a d u c y ja n ia n ó w i ro d a n k ó w w y k a z y w a ły z d o ln o ś ć d e g ra d a c j i c y ja n k ó w . O sa d y c z y n n e a d ap to w an e do c y ja n k ó w n i e r o z k ł a d a ł y dwu p o z o s t a ł y c h jo n ó w . O sad p r z y s t o s o w a n y do u t l e n i e n i a c y ja n ia n ó w n i e r o z k ł a d a ł ro d a n k ó w , z a ś o s a d a k lim a -
ty z o w a n y do ro d a n k ó w n i e : pow odow ał d e g r a d a c j i c y ja n ia n ó w .
Biochemiczny rozkład cyjanków, cyjanianów..,_____ 23
Rozkład cyjanków przez wszystkie rodzaje adaptowanych o- sadów czynnych mógłby budzić obawę, że biologiczne utlenie
nie tego jonu j.est symulowane przez wypieranie cyjnowodoru w czasie napowietrzania. Ponieważ jednak aerację prowadzoi- no w środowisku alkalicznym przy pH 8,0 do 8,8 i znacznej pojemności buforowej roztworów, wydaje się, że zjawisko fi
zykochemicznego usuwania cyjanków nie mogło mieć istotnego wpływu na przebieg degradacji tego jonu.
Należy zauważyć, że użycie wyłącznie techniki jednoczes
nej adaptacji nie może dostarczyć jednoznacznych dowodów w określaniu drogi przemian pośrednich. Przypuszczenia wynika jące z tej-metody należy potwierdzić przez izolację i che
miczną identyfikację produktów pośrednich. Badanie dynamiki rozkładu substratów i składu jonowego napowietrzanych roz
tworów uzupełniło obserwacje adaptacyjne. Wyniki przeprowa
dzonych badań stwierdzają, że cyjaniany nie są produktem po średnim w biochemicznym utlenieniu cyjanków i rodanków. Na
leży również stwierdzić, że różne substancje cyjanogenne ma ją odmienne drogi metabolizmu: mechanizm rozkładu CN» jest inny niż CNO» i CNSt
Produkty stwierdzone podczas degradacji -badanych substan cji sugerują, że biologiczne utlenienie cyjanków, cyjania
nów i rodanków przez adaptowane osady czynne polega na twoi rżeniu prostych jonów nieorganicznych: HCO*, NH* oraz HS* z rozkładu rodanków. Pojawienie się azotynów i azotanów nale
żało uważać za związane z procesem nitryfikacji. Były to produkty biochemicznego utlenienia jonu amonowego. Rozkład badanych jonów prawdopodobnie przebiegał zgodnie h równania mi reakcji:
CN» + j 0 2 + 3 H 2 0 --- ^
HCO*
+ N H j + OH» (1 )CNO» + 3-HgO --- **■ HCO ^ + NH4* + 0 H ł ( 2 )
CHS» + 3 K2 0 --- --- HCO^ + BH* + S H ’ ( 3 )
Niektóre drobnoustroje, na przykład A s p e r g i l - 1 u s n i g e r [24] utleniają cyjanki ggddnie z równa
niem:
CH» +
\
° 2 ---(4)
24_____ J. Chmielowski, A. Grossmar., E. Wacławczyk
O p ie r a j ą c s i ę je d n a k n a w y n ik a c h b ad ań n a l e ż y s t w i e r d z i ć , ż e c y j a n i a n y n i e p o w s t a ją w c z a s i e b io c h e m ic z n e g o . r o z k ł a du c y ja n k ó w i ro d a n k ó w p r z e z a d ap to w an e o s a d y c z y n n e . Podob n y p o g lą d r e p r e z e n t u j e LUDZACK [ 9 ] .
l i t e r a t u r z e z n a jd u j ą s i ę w z m ia n k i, ż e c y j a n k i s ą r o z - . k ła d a n e g łó w n ie p r z e z p ro m ie n io w c e r o d z a j u A c t i ń o - m y c e t a c e a e [ 2 , 3 ] . Można p r z y p u s z c z a ć , ż e t e d ro b n o u s t r c j e w y s t ę p u ją w o s a d a c h c z y n n y c h a d a p to w a n y c h do r o z k ł a d u s u b s t a n c j i c y ja n o g e n n y c h . Z a g a d n ie n ie t o n i e j e s t do
k ł a d n i e j p o zn an e i w s k a z a n e b y ło b y p r z e p r o w a d z e n ie b a r d z i e j s z c z e g ó ło w y c h b ad ań m i k r o b i o l o g i c z n y c h . I z o lo w a n ie i c h a r a k t e r y s t y k a m i k r o b i o l o g i c z n a z e s p o łó w d r o b n o u s t r o jo w y c h w y k r a c z a ł a p o z a ram y n i n i e j s z y c h b a d a ń b io c h e m ic z n y c h w ł a s n o ś c i osadów c z y n n y c h a d a p to w a n y ch do r o z k ł a d u jo n ó w C N *, CNO* i C N S *.
M ożna b y ło je d n a k s p o d z ie w a ć s i ę , że w c z a s i e h o d o w li i a d a p t a c j i osadów c z y n n y c h o b e c n o ś ć w z r a s t a j ą c y c h s t ę ż e ń s u b s t r a t ó w c y ja n o g e n n y c h s t w a r z a ł a w a r u n k i w z r o s t u m ie s z a n y c h p o p u l a c j i d r o b n o u s t r o jó w . B y ł y one z d o ln e do w y k o r z y s t y w a n i a t y c h s z c z e g ó ln y c h z w ią z k ó w ja k o je d y n e g o ź r ó d ł a e n e r g i i o r a z w ę g la i a z o t u d l a s y n t e z ko m ó rk o w ych . W t e n wy b i o r c z y sp o só b pow odow ało s i ę u t w o r z e n ie w z b o g a c o n e j,m ie s z a n e j k u l t u r y d r o b n o u s t r o jó w , k t ó r e c e c h o w a ły s i ę fe n o ty p o w ą lu b g e n o ty p o w ą w ł a s n o ś c i ą m e t a b o liz o w a n ia c y j a n k ó w , c y j a n i a nów i ro d a n k ó w . B y ł o t o z a s k a k u ją c e s z c z e g ó l n i e w p r z y p a d .k u c y j a n k u . T o k s y c z n e d z i a ł a n i e te g o jo n u d l a w i ę k s z o ś c i o rg a n izm ó w d r a s t y c z n i e z a z n a c z a s i ę w s t ę ż e n i a c h w i e l o k r o t n i e n i ż s z y c h od k o n c e n t r a c j i z a s t o s o w a n e j w t y c h b a d a n ia c h . W śró d d r o b n o u s t r o jó w t w o r z ą c y c h o s a d c z y n n y n a l e ż a ł o r ó w n ie ż s p o d z ie w a ć s i ę m ik ro o rg a n iz m ó w z u ż y w a ją c y c h p ro d u k t y r o z k ł a d u s u b s t r a t ó w p ie r w o t n y c h . T w o r z e n ie s i ę a z o ty n ó w i a z o ta n ó w ś w ia d c z y ł o o o b e c n o ś c i b a k t e r i i n i t r y f i k u j ą c y c h . W k o ń co w y ch f a z a c h u t l e n i e n i a ro d an kó w p ra w d o p o d o b n ie w y s t ę p o w a ły pewne g ru p y b a k t e r i i s i a r k o w y c h .
D o ś w ia d c z a ln ie n a rz u c o n o a u t o t r o f o w y c h a r a k t e r badanym p ro c e so m d e g r a d a c j i , je d n a k tru d n o w y k lu c z y ć m o ż liw o ś ć w y - s t ę p o w a n ia s z c z e g ó ln y c h s a p r o f i t ó w w p o p u la c ja c h m ie s z a n y c h t w o r z ą c y c h s i ę osadów c z y n n y c h . D r o b n o u s t r o je t e , wy
t r z y m a łe n a t o k s y c z n e d z i a ł a n i a s u b s t r a t ó w p ie r w o t n y c h mo
g ł y powodować r o z k ł a d o b u m ie r a ją c y c h ko m órek g łó w n e j popu
l a c j i a u t o t r o f o w e j .
T ru d n o j e s t w ię c o k r e ś l i ć m i k r o b i o l o g i c z n y c h a r a k t e r z j a w i s k t o w a r z y s z ą c y c h r o z k ł a d o w i s u b s t a n c j i c y ja n o g e n n y c h p r z e z m ie s z a n e p o p u la c je osadów c z y n n y c h . D e g r a d a c ja t a mo-
Biochemiczny rozkład cyjanków, cyjanianów.,._____ 25
ż e b y ć z w ią z a n a z a d a p t a c ją o k r e ś lo n y c h o rg a n izm ó w i i c h p r z e m ia n ą w fe n o ty p o w ą p o s t a ć z d o ln ą do m e t a b o liz o w a n ia su b s t r a t ó w p ie r w o t n ie n i e p r z y s w a j a l n y c h . Może je d n a k r ó w n ie ż w y s tę p o w a ć d o m in a c ja t e j g r u p y d r o b n o u s t r o jó w , - k t ó r a j e s t z d o ln a do z u ż y t k o w a n ia b a d a n y c h s u b s t r a t ó w i c e c h u je s i ę z w ię k s z o n ą s z y b k o ś c i ą w z r o s t u w t y c h w a ru n k a c h w y b i ó r c z y c h .
W y n ik i p rz e p ro w a d z o n y c h o b s e r w a c j i b io c h e m ic z n e g o r o z k ł a du c y ja n k ó w , c y ja n ia n ó w i ro d a n k ó w p o t w i e r d z a ją m o ż liw o ś ć b io lo g ic z n e g o n i s z c z e n i a b a d a n y c h z w ią z k ó w . U s u w a n ie t y c h jo n ó w p r z y pom ocy a d a p to w a n y c h a u t o t r o f o w y c h osadów c z y n n y c h j e s t p ro c e s e m p r o s t y m , b e z p ie c z n y m i p ra w d o p o d o b n ie b a r d z i e j e ko n o m iczn y m od m eto d c h e m ic z n e g o o c z y s z c z a n i a .
S t r e s z c z e n i e
S t w ie r d z o n o , ż e c y j a n k i c y j a n i a n y i r o d a n k i ( t i o c y j a n i a - n y ) u l e g a j ą b io c h e m ic z n e m u r o z k ł a d o w i p r z e z a d a p to w a n e o s a d y c z y n n e , k t ó r e w y tw o rz o n o p r z e z t r a n s f o n n a c j ę su ro w e g o o - s a d u b io g e n n e g o lu b p r z e z n a p o w ie t r z a n ie g le b y w o b e c n o ś c i b a d a n y c h jo n ó w . O sa d y t e r o z k ł a d a ł y m a c i e r z y s t y s u b s t r a t y w s t ę ż e n i a c h 8 0 do 1 4 0 m g / l C N * , 1 0 0 do 1 1 0 m g / l C N 0 * o ra z 1 0 0 do 1 1 0 m g / l C N 3 *. S u b s t r a t y t e s ł u ż y ł y ja k o je d y n e ź r ó d ło e n e r g i i o r a z w ę g la i a z o t u d l a s y n t e z ko m órkow ych m ie s z a n y c h p o p u l a c j i d r o b n o u s t r o jó w osadów c z y n n y c h .
O k a z a ło s i ę , ż e c y j a n k i n a j ł a t w i e j u l e g a ł y b io c h e m ic z n e mu r o z k ł a d o w i . W c z a s i e 16 g o d z in n e g o n a p o w ie t r z a n i a r o z k ł a d a ł o s i ę o k o ło 97/5 te g o j o n u . U t l e n i e n i e ro d a n k ó w n a s tę p o w a ło w 8 0 do 9155 p o d c z a s 28 g o d z in a e r a c j i w k o n t a k c i e z o -
sadem c z y n n y m . C y ja n ia n y b y ł y n a jm n ie j p o d a tn e n a b i o l o g i c z n ą d e g r a d a c ję . N a p o w ie t r z a n ie w c ią g u 28 g o d z in powodo
w a ło r o z k ł a d 75,t te g o j o n u .
B a d a n ia w y k a z a ł y , że b io c h e m ic z n a d e g r a d a c ja c y j a n k u , c y j a n i a n u i ro d a n k u p r o w a d z i do u t w o r z e n ia p r o s t y c h jo n ó w n ie o r g a n ic z n y c h KCO’ , UH' o r a z H SJ z r o z k ł a d u ro d a n k ó w . Po j a w i e n i e s i ę a z o ty n ó w i a z o ta n ó w b y ło zapew ne z w ią z a n e z p ro c e s a m i n i t r y f i k a c y j n y m i ,
II
c e l u s t w i e r d z e n i a m ech a n izm u b io c h e m ic z n e g o u t l e n i a n i a b a d a n y c h jonó«v, • z a s to s o w a n o p ró b y o p a r t e n a z a s a d a c h je d n o c z e s n e j a d a p t a c j i . O k a z a ło s i ę , ż e w s z y s t k i e o s a d y b y ł y z d o l ne do r o z k ł a d u c y ja n k ó w . O sa d y a d ap to w an e do u t l e n i e n i a c y ja n ia n ó w n i e r o z k ł a d a ł y ro d a n k ó w , n a t o m ia s t o s a d y p r z y s t o s o wane do d e g r a d a c j i c y ja n k ó w i ro d a n k ó w - n i e r o z k ł a d a ł y c y ja n ia n ó w . W y n ik i t y c h o b s e r w a c j i p o d w a ż a ją p o g lą d o p a r t y n a
2 6
J. Chmielewski, A, Grossman, E» Waclawczyk
n a a n a l o g i i z c h e m ic zn y m u t l e n i e n i e m , ż e c y j a n i a n j e s t pow
sz e c h n y m p ro d u k te m p o ś re d n im b io c h e m ic z n e g o u t l e n i e n i a b ad a njych jo n ó w .
W y n ik i p rz e p ro w a d z o n y c h b a d a ń w s k a z u ją n a m o ż liw o ś ć z a s t o s o w a n ia a d a p to w a n y c h osadów c z y n n y c h do b io c h e m ic z n e g o n i s z c z e n i ą c y ja n k ó w , ro d a n k ó w i c y ja n ia n ó w b e z k o n ie c z n o ś c i do d atko w eg o w z b o g a c a n ia ś r o d o w is k a w in n e s u b s t a n c j e pożyw ko w e .
P o l i t e c h n i k a Ś l ą s k a
K a t e d r a T e c h n o lo g ii Wody i Ś c ie k ó w
LITERATURA
[ 1 ] P E T T E T A . E . J . i M IL L S E . V . : B i o l o g i c a l T r e a t m e n t o f C y a n i d e s , w i t h and w it h o u t S e w ag e " - J . A p p l. Chem . (L o n
d o n ) 4 , 434 ( 1 9 5 4 ) .
[ 2 ] P E T T E T A . E . J . i WARE 0 . 0 . * " D is p o s a l o f C y a n id e W a s t e s "
- Chem. a I n d . (L o n d o n ) 1 2 3 2 ( 1 9 5 5 ) «
[
3
] WARE G . C . i PA IN TER H . A . - " B a c t e r i a l . U t i l i z a t i o n o f C y a n id e " - N a t u r e 1 7 5 , 9 0 0 ( 1 9 5 5 ) .[
4
] LUDZACK F . J . , SCH AFFER R . 3 . , BLOOMHUFF R . N . i E T T IN G E R M .B . - " B io c h e m ic a l O x i d a t i o n o f Some C o m e r c i a l l y Im p o r t a n t O r g a n ic C y a n id e s " - S e w . I n d . Y / e s t e s 3 1 , 33' 1 9 5 9 ) . ~
[
5
] LUDZACK F . J . , SCH AFFER R . B . i BLOOMHUFF R . N . : " E x p e r im e n t a l T r e a t m e n t o f O r g a n ic C y a n id e s b y C o n v e n t io n a l P r o - c o s s e s " - J . W a t e r P o l l u t . C o n t r . F e d e r a t . 3 3 , 4 9 2 ( 1961
)[ 6 ] TRELAWNEY G . S . , SCHATZ V . , BARTH K . i 3CHATZ A . : " M ic r o b i o l o g i c a l M e t a b o lis m o f O r g a n ic a n d I n o r g a n i c C y a n i
d e s " - P r o c . P e n n a A c a d . 3 0 , 44 ( 1 9 5 6 ) .
[
7
] SYMONS J . M . , McKENNEY R . E . , SMITH R.M i DONOVAN. E . J . s" D e g r a d a t io n o f N it r o g e n - C o n t a in in g O r g a n ic Compounds b y A c t i c a t e d S lu d g e " - I n t e r n . J . A i r a . W a te r P o l l u t . 4 , 1 1 5 ( 1 9 6 1 ) .
[ 8 ] N E S B IT T J . B . , KOHL R . H . i WAGNER E . L . s " A e r o b ic M eta
b o lis m o f P o t a s s iu m C y a n id e " - Am. J . C i v . E n g , 8 6 , 3A 1„
1 ( 1 9 6 0 ) .
Biochemiczny rozkład cyjanków, cyjanianów... 27
[ 9
.13
14
7
18
20
21
LUDZACK F . J . i SCH A FFER R . B . : " A c t i v a t e d S lu d g e T r e a t m ent o f C y a n id e , C y a n a t e an d T h io c y a n a t e " - J . W a t e r PaL l u t . C o n t r . F e d e r a t . 3 4 , 32 0 (
19 6 2
) .W ATER'PO LLUTIO N R ESEA R C H , 1957 - D e p . S c i e n t i f i c and I n d . R e s e a r c h ( B r i t . ) , 67 ( 1 9 5 8 ) .
P U T IL IN A N . T . s " M ik r o b y o k i s l i a j u s z c z i j e r o d a n i s t y j e i c j a n i s t y j e s o j e d i n i e n i j a w s t o c z n y c h w o d a ch k o k s o c h i- m i c z e s k i c h zawodow" - M i k r o b i o l o g i j a 3 0 , 294 C1 9 6 1 ) . K E Y A . : "G a s W o rk s E f f l u e n t s a n d Am m onia" - I n s t . Gas E n g r s , ( B r i t : . ) , ( 1 9 3 8 ) .
FOWLER G . J . , ARDEN E . i LO CKETT W . T . : " T h io c y a n a t e T r e a t m e n t b y P e r c o l a t i n g F i l t e r s " - J .S o c .C h e m .I n d , (L o n d o n ) 3 0 , 1 7 4 . (19.11 ) .
BADGER E .H .M . i JACKSON M . I . : " L o a d in g s a n d E f f i c i e n - c e s i n t h e B i o l o g i c a l O x i d a t i o n o f S p e n t G as L i q u o r " - Coke a n d Gas ( B r i t ) ,
2.
( Aug . 1 9 5 8 ) .S TA N IE R R . Y . j " P r o b le m s o f B a c t e r i a l O x i d a t i v e M etabo
l i s m " - B a c t . R e v .
1 4
, 179 ( 1 9 5 0 ) .ENGELBRECHT R . S . i McKENNEY R . E . : " A c t i v a t e d S lu d g e De v e lo p e d on P u r e O r g a n ic Com pounds" - Sew I n d . W a s t e s
2 2 , 1 3 5 0 , ( 1 9 5 7 ) .
W EIN BERGER L . W . s "D e v e lo p m e n t o f a S y n t h e t i c S ew ag e " - t e z a z M a s s a c h u s e t t s I n s t i t u t e o f T e c h n o lo g y , C a m b rid g e , M a s s . ( 1 9 4 9 ) .
L U R IE J . J . i RYBNIKOWA A . I . : " C h i m i c z e s k i j a n a l i z p r o i z w o d s tw ie n n y c h s t o c z n y c h w o d ", G o s c h im iz d a t , Moskwa ( 1 9 6 3 ) .
LUDZACK J . F . , MOORE W .A . i RUCHHOFF C . C . : " D e t e r m in a t i o n o f C y a n a t e s i n W a t e r an d W a s t e S a m p le s " - A n a l, Chem, 2 6 , 1784 ( 1 9 5 4 ) .
R E S N IC K J . D . , MOORE W .A i E T T IN G E R M . B . : " B e h a v io r o f C y a n a t e s i n P o l l u t e d 'W a te r" - I n d . E n g . Chem. 5 0 , 71 ( 1 9 5 8 ) .
STANDARD METHODS f o r t h e E x a m in a t io n o f W a t e r , S e w ag e , a n d I n d u s t r i a l Y / a s t e s - . y d . 1 0 , A m er. P u b l . H e a lt h
A s s n . , New Y o r k ( 1 9 5 5 ) .
2 8 ________ J . C h m i e l o w s k i , A . G r o s s m a n , 1?. W a c i a w c z y k
[ 2 2 ] ENGELBRECHT R . S . i M cKINNEY R . E . : "Membrane F i l t e r Me th o d A p p lie d t o A c t i v a t e d S lu d g e S u sp e n d e d S o l i d s D e te r m in a t io r is " - S ew . I n d . W a s t e s 2 8 , 1321 ( 1 9 5 6 ) .
[ 2 3 ] YOUATT J . B . " S t u d i e s o n ,t h e M e ta b o lis m o f T h i o b a c i l - l u s T h io c y a n o x id a n s " J . G e n . M i c r o b i o l . 1_1,
139
(1 9 5 5
) . [24
] PO RTER J . R . s " B a c t e r i a l C h e m is t r y and P h y s i o l o g y " - J .W i l l e y ,
New
Y o r k ( 1 9 5 0 ) .Biochemiczny rozkład cyjanów, cyjanianów..._____ 29
B H O X M im K C T O Ö i PA C IiA H H H A H H JIO B , U K A H A TO B II POJMHMjIO B riOCPBUCTBOM A J l A IM P O B A H H O r O A K TM B H O rO HJIA
P e 3 10 m e
Lpzimiz k 3aKjnoHeHHJo, h to özoxzMzqecKzii pacnaji uzam taoB, uzam ToB z p o n a z z - äob nocpencTBOM ananTzpoBaHHoro ajtTZBKoro z jia , k o to p h z oópa30Bajrcs nocpeacT - bom TpaHc$op»iauzoHHoro cuporo özoreHHoro HJia zjiz nyTeM a3pauzz iiohbh b npzcyT c tb z z . zccjiejiyeMHX z o h o b . Otz z-itu pacKJiajajiH MaTepzHCKze cyócTpaTti npz KOHueH—
Tpauzax 80 jjo 140 m t/ji cn’, 100 ho 110 m t/ji CNO’, a T arae 100 ao 110 m t/ji CNS’, Ot z cyöcTpaTH öujih eftZHCTBeHHHM zctohhhkom 3H eprzz, a TaK*e yrjiepojia z a3CTa ¡pm KJieTozHux czHTe3 CMeraaHHHX nonyjm uzz MZKpoopraHZ3MOB aKTZBHHX zjiob.
0ica3ajiocL, mto uzaHzjui Hazóojiee jierKo noABeprajrzcB dzoxzwzHecKOMy pacn ax y . Bo Bp&MH 16-aacoBoii aap au zz pacn aay nojjBeprajiocŁ okojio 97% s t o t o zoH a. Ozzcjie Hze poaaHz.noB npoz3XOÄHJio b 8 0 -9 1 / Ha npoTHzeHzz 28 qacoBoä a a p au zz b KOHTaKTe c aKTZBHHM zjiom. 'IzaHaTH HazitieHee noHBeprajizcb OzoJiorzqecKoiä jje rp a jja u z z . Aapa UZH Ha npoTHzeHzz 28 qacöB BH3HBaJia pacnan 75% 3Toro zoHa.
IIccJieaoBaHZH noK a3 ajiz, hto dzoxzMHqecicaH a e r p a s a u a a u z a m w a , uzaH aT a z p o - HaHZfla Be.neT k oöpa30BaHZ» npocTHX HeopraHzaecKHX zohob HCO’ g , NH ^, a T a z se H S’ H3. p a c n a jja pojjaHHjioB• 0öpa3OBaHze hktpzhob z HZTpaTOB d an o HaBepHO CBH3a- HO C HZTpZ^HKaUZOHHHMZ HpOUBCCaMZ.
0 uejŁB BHHBHeHŻH dzGXHMzqecKoro MexaHZ3Ma oKzcjieHHH zccJiejjyeMux zohob, npzMeHHJizcb zcrinTaHZH, ocHOBaHH Ha npHHiizne ojwoBpeMeHHoz ajjairrauzH . I:0Ka3a- j io c ł, h to Bce m u öHJtz cnocoÓHH k pacnajjy uzaHzjjoB,, AjjanTzpoBaHHire zjih A m OKZcjienzH uzaHaTOB He odpa30Bajrz pacnajia pojjaHzjioB a zjih npzcnocod/teHHHe k H erpanauzz uzaminoB z poHaHzjiOB - He odpa30Bajm pacnajia uzaHaTOB. Pe3yjiŁTaTu 3THX HaCmRemä. HapymaioT MHenze, ocHOBaHHoe Ha aH ajiorzz c xzMHqecKHM oiczcjie- HZeM, HTO UZaHaT HBJIHeTCH IIIHPOKO npHMeHHeMHM npOMeXyTOHHHM npOÄyKTOM ÖZOXZMZ- qecicoro oKzcjieHza zccjiejiyBMHX zohob .
Pe3yjiBTaTu npoBejieHHHX zccjreHOBanzii yKa3HBaioT Ha bo3Moxhoctb npzMeHeHZH azanTzpoBaHHUx aicTZBHUx zjiob juih dzoxzM zqecK oro yH zaToseH za uzam m o B , po n aH z- äob z uzaHaTOB ó e 3 HeoÖxoflZMocTz ÄonojrazTeJiBHoro o d o ra n e ra w cp ejju jjpyrzMZ iih- TaTeJIBHHMZ CyóCTaHUZHMH.
CzJiesczzli fio jm t ex ratq e ck z2 ilHOTHTyr
Ka§ejjpa TaxHOJtorra Bojuj, h Ctohhux Boji
3 0 j . C h m ie lo w s k i, A« G ro ssm a n , E . W a c la w c z y k
BIO CH EM ICA L DEGRADATION OP C Y A N ID E, CYANATE AND THIOCYANATE B Y A C TIV A TED SHJDGE
S u m m a r y
R e s u l t s o f t h e p e r fo r m e d i n v e s t i g a t i o n s show t h a t c y a n i d e , c y a n a t e a n d t h io o y a n a t e c a n be b i o c h e m i c a l l y d e g ra d e d b y t h e a c c li m a t e d a c t i v a t e d s l u d g e s . T h e s e s lu d g e s w e re f o r med b y t h e t r a n s f o r m a t i o n o f ra w sew age s lu d g e o r b y a e r a
t i o n o f s o i l i n p r e s e n c e o f t h e i n v e s t i g a t e d i o n s . T h e a c t i v a t e d s lu d g e s a c c li m a t e d t o p a r t i c u l a r io n s w e re a b le t o de com pase s u b s t r a t i n c o m c e n t r a t io n 8 0 t o 1 4 0 p . p . m . CN% 100 t o 1 1 0 p . p . m . CNO* a n d 1 0 0 t o 1 1 0 p . p . m . C N S * .
T h e s e s u b s t r a t e s s e r v e d a s t h e o n l y s o u r c e o f e n e r g y a s w e l l a s o f c a rb o n a n d n i t r o g e n f o r c e l l s y n t h e s i s o f th e im i x e d b a c t e r i a l p o p u la t io n s o f a c t i v a t e d s l u d g e s .
I t h a s b e e n fo u n d t h a t c y a n id e w as m o st e a s i l y d e g ra d e d i o n . D u r in g 16 h o u r s o f a e r a t i o n a b o u t 97 p e r c e n t o f c y a n i de w a s rem o ve d fro m s o l u t i o n . T h e o x i d a t i o n o f t h io c y a n a t e w it h d r e w i n 8 0 t o 91 p r e c e n t d u r in g 28 h o u r s o f a e r a t i o n i n c o n t a c t w i t h a c t i v a t e d s l u d g e . C y a n a te w as m ore d i f f i c u l t j t o t r e a t b i o c h e m i c a l l y t h a n c y a n id e o r t h i o c y a n a t e . T h e a e r a t i o n o f t h i s i o n d u r in g 28 h o u r s c a u s e d t h e d e g r a d a t io n o f 7 5 p e r c e n t o f CN O *. T h e i n v e s t i g a t i o n s h a v e show n t h a t t h e b io c h e m ic a l d e g r a d a t io n o f c y a n id e , c y a n a t e a n d t h io c y a n a t e l e a d s t o fo rm s im p le i n o r g a n i c i o n s : H C Q i, NH* an d HS* o f t h e t h io c y a n a t e s * d e c o m p a s it io n . T h e a p p e a r in g o f n i t i t e a n d n i t r a t e w as p r o b a b ly due t o n i t r i f i c a t i o n p r o c e s s .
I n o r d e r t o f i n d o u t t h e m e ch a n ism o f t h e b io c h e m ic a l o x i d a t i o n o f t h e i n v e s t i g a t e d i o n s , t h e t r i a l s b a s in g o n t h e s im u lt a n e o u s a d a p t a t io n w e re m ad e. I t w as fo u n d t h a t a l l a c t i v a t e d s lu d g e s w e re a b l e t o decom pase c y a n id e . A c t i v a t e d s lu d g e a c c li m a t e d t o c y a n a t e w a s n o t d eco m p o sin g t h io c y a n a t e , w h i l e t h e a c t i v a t e d s lu d g e s A d a p te d t o c y a n id e o r t h i o c y a n a t e w e re n o t a b le t o decom pose c y a n a t e . T h e r e s u l t s o f t h e s e c r o s s a c c l i m a t i o n t e s t s a r e n o t i n c o n f o r m it y t o t h e o p in io n b a a e d o n t h e a n a lo g y w i t h c h e m ic a l o x i d a t i o n , t h a t c y a n a t e i s t h e common in t e r m e d i a t e p ro d u c t o f th e b io c h e m i
c a l o x i d a t i o n o f t h e c y a n o g e n ic com pounds.
T h e p r e s e n t e d d a t a i n d i c a t e t h e p o s s i b i l i t y o f t h e b io c h e m ic a l t r e a t m e n t o f c y a n i d e , c y a n a t e an d t h io c y a n a t e b y t h e a c c li m a t e d a c t i v a t e d s lu d g e s w it h o u t t h e n e c e s s i t y o f a d d i t i o n a l n u t r i e n t s .
S i l e s i o n T e c h n i c a l U n i v e r s i t y a t G l i w i c e
L a b o r a t o r y o f W a te r and W aste W a te rs T e c h n o lo g y
