Как производятся биологические добавки для септиков
Большинство бактерий гетеротрофны по своей природе, что означает, что они полагаются на органические соединения в качестве пищи и энергии. Некоторым сортам также нужны некоторые другие питательные вещества, такие как витамины в их рационе. Следовательно, создание бактерий влечет за собой использование соответствующей физической среды, которая способствует росту бактерий. Окружающая среда должна иметь правильный pH, температуру, кислород и источник питания. У разных бактерий разные функции, и не каждый бактериальный штамм полезен в септической системе. Процесс изготовления биологические добавки влечет за собой манипулирование микробными штаммами с целью улучшения их технологических свойств. Основными источниками штаммов бактерий являются растения, почва и грызуны.
Способы изготовления биологических добавок
Селекция бактериального штамма
Bio-Sol использует штамм бациллы из-за его впечатляющей эффективности при очистке сточных вод. По сути, это тот же штамм, который используется для промышленной очистки сточных вод перед их сбросом обратно в окружающую среду. Bacillus является факультативной анаэробной бактерией, которая процветает в среде с небольшим количеством кислорода или без него. Эти бактерии также обладают высокой флокуляцией и когезией, что может помочь улучшить процесс осаждения ила. Эти качества делают штамм идеальным выбором для биологических добавок к септикам, потому что вы можете рассчитывать на его помощь в анаэробном сбраживании органических отходов.
Метод селекции бактериального штамма включает в себя очистку и выделение чистой культуры, а также скрининг предварительных организмов для выявления тех из них, которые обладают наибольшим потенциалом. Затем выбирается наиболее оптимальный штамм, а затем он еще больше улучшается, подвергая его эволюционному давлению, такому как pH среды и токсичные минералы. Благодаря отбору штаммов достигается несколько целей, включая увеличение плотности желаемых бактерий, что в конечном итоге увеличивает общую скорость удаления органических отходов.
Но выделение бациллы похоже на поиск иголки в стоге сена. Для начала, чтобы получить чистые культуры, одноколонную палочку выделяют путем посева штрихами вегетативных культур на чашки с питательным агаром. Из-за сложности этого процесса мы обычно используем готовые банки штаммов, в которых уже есть выделенные штаммы бацилл.
Жидкое брожение
Погружная жидкая ферментация восходит к 1930-м годам и используется до сих пор из-за ее эффективности в разработке ферментов микробного происхождения. Субстрат, который используется для процесса ферментации, хранится в жидком состоянии, содержащем питательные вещества, поэтому его называют ферментацией в погруженной жидкости. Жидкости, используемые в этой процедуре, включают спирт, масло, йогурт и т. д. Чтобы жидкое брожение было эффективным, вы должны выбрать лучший штамм, а также лучший субстрат.
Как правильно выбрать штамм бактерий?
Не все бактериальные штаммы реагируют одинаково в разных сценариях, поэтому важно выбрать правильный. Бактериальные виды, которые успешно использовались, включают виды Bacillus, Pseudomonas, Cellulomonas и Aerobacter. Виды Bacillus включают Bacillus macerans, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus macerans, Bacillus pumilus, Bacillus subtilis и многие другие. Ферменты, которые обычно используются в биологических добавках для септиктенков, включают протеазы, липазы, амилазы, уреазы, целлюлазы и нитратредуктазы.
Вот некоторые рекомендации по выбору бактериального штамма.
- Окружающая среда — для достижения наилучших результатов вы должны выбрать бактериальные штаммы, которые хорошо работают в той среде, для которой вам нужны бактерии. Факторы окружающей среды, которые следует учитывать, включают аэробные и анаэробные условия, а также рН.
- Цель — цель бактерий, которые вы производите, также определит лучший штамм для использования. Назначение бактерий будет определять виды ферментов, которые вам необходимо производить, и это поможет выбрать лучший штамм для использования.
- Сложность — в некоторых случаях вы можете захотеть объединить несколько штаммов, потому что вам нужно, чтобы бактерии работали в разных средах (например, анаэробных и аэробных) для достижения разных результатов.
Как найти подходящий субстрат?
Микробы повсеместно распространены в природе, а значит, их можно получить практически из любого источника. Несмотря на это, необходимо определить среду, богатую субстратом, для создания эффективных штаммов. При выборе субстрата эффективные штаммы выделяют в соответствии с их сродством к данному субстрату. Можно также использовать серийное разведение, что влечет за собой минимизацию количества колоний для облегчения селекции. Методы идеально подходят для производства амилазы и других ферментов и бактерий.
Выбор лучшего субстрата сводится к двум возможностям; вы хотите синтетический субстрат или натуральный? Хотя синтетические субстраты стоят дороже, чем натуральные, они используются чаще, потому что с ними легче работать. Самым большим преимуществом натуральных субстратов является их экологичность. Тем не менее, есть целый ряд переменных, которые вам необходимо учитывать, и это является причиной сложности использования натуральных субстратов.
Результат процесса ферментации зависит от используемого субстрата, поэтому очень важно выбрать правильный субстрат. Методы, используемые при ферментации, также должны быть оптимизированы для различных субстратов, поскольку микроорганизмы по-разному реагируют на разные субстраты. Некоторые обычно используемые субстраты при жидком брожении включают патоку, растворимые сахара, овощные и фруктовые соки, жидкие среды и сточные воды. При изготовлении биологических добавок для использования в септических резервуарах сточные воды являются наиболее идеальным субстратом, поскольку они будут производить бактерии, которые будут процветать в септических резервуарах.
Метод периодической подачи
В периодическом методе в культуру обычно добавляют стерилизованные питательные вещества для роста. Таким образом, скорость роста культуры поддерживается за счет добавления питательных веществ. Метод непрерывной ферментации использует открытую систему, которая позволяет непрерывно добавлять стерилизованные жидкие питательные вещества. В обоих методах необходимо контролировать некоторые переменные, чтобы убедиться, что ферментация происходит. Эти переменные включают pH, температуру и уровни кислорода/углекислого газа. Ниже приведены шаги, которые выполняются в методе с периодической подачей;
Стерилизация сред и культур важна, поскольку она предотвращает рост нежелательных микроорганизмов или загрязнение. Стерилизация паром проводится в скороварке при 120°C в течение примерно 20 минут под давлением 15 фунтов на квадратный дюйм. В крупномасштабных операциях ферментер (биореактор) стерилизуется в целом еще до внесения среды.
Рост бактерий начинается всего с пары бактерий из флакона банка клеток, а затем они поэтапно выращиваются в биореакторе. Инокулят вносят в колбу с адаптированной культуральной средой в стерилизованных условиях. Затем бактерии активируются и начинают размножаться. Затем бактерии переносят в больший контейнер для увеличения масштабов ферментации.
После проверки чистоты инокулята следующим шагом является его перенос в предварительный биореактор в стерильных условиях. Здесь контролируются рН, давление и температура, чтобы обеспечить оптимальный рост. Графики и модели роста будут различаться от штамма к штамму, но в среднем микробы обычно имеют фазу экспоненциального роста, за которой следует стадия плато, а затем стадия смерти. Цель этого этапа — остановить процесс брожения, когда бактерии наиболее активны. После прекращения ферментации бактерии перемещают в промышленный биореактор (ферментер).
Аэрация и перемешивание
Смешивание бульонной среды в ферментере позволяет добиться равномерного распределения питательных веществ по популяции бактерий в культуре. Bacillus нуждается в среде с низким напряжением кислорода для достижения оптимального роста.
Сбор клеточной массы
На этом этапе живые бактерии отделяют от питательной среды в процессе центрифугирования. Центрифугирование позволяет удалить до 75% воды, что приводит к увеличению концентрации живых бактерий в 50-100 раз.
Лиофилизация или сублимационная сушка — это метод, который используется для обезвоживания бактерий и ферментов с целью длительного сохранения их в виде порошка. При использовании этого метода микробы предварительно замораживают, а затем перерабатывают при давлении ниже 1 мбар. Любая вода, содержащаяся в продукте, превращается в лед и сублимируется для удаления через конденсатор при очень низком давлении.
Обработка бацилл бактериями
Этот этап гарантирует, что бактерии, которые перерабатываются и упаковываются, являются живыми, чистыми и стабильными. После завершения стадии сублимационной сушки бактерии образуют твердую лепешку с содержанием воды 2-4%. Этот жмых измельчается до получения мелкого и однородного порошка. В процессе измельчения, смешивания и упаковки влажность и влажность строго контролируются, чтобы не мешать получению желаемой рецептуры. Затем его смешивают с разбавителями и кариесом для достижения нужной концентрации.
Ферментация
Ферментация — это биологический метод превращения сложных субстратов в простые соединения бактериями и другими микроорганизмами. Помимо основного продукта брожения также образуются дополнительные соединения, известные как вторичные метаболиты. Ферменты являются одними из важных вторичных метаболитов, которые образуются в ходе этого процесса. Поскольку ферментация может производить всевозможные метаболиты, ее часто проводят в контролируемой среде, чтобы получить только желаемые результаты. Один из способов сделать это — использовать твердые субстраты, такие как багасса, бумажная масса и отруби. Такой подход позволяет перерабатывать отходы, богатые питательными веществами, в качестве субстратов. Поскольку ферментация обычно происходит медленно и стабильно, субстрат также можно использовать в течение длительного времени. Ферментация идеальна для получения микроорганизмов, требующих небольшого содержания влаги. При создании бактерий для использования в септиктенке или любом другом месте с высоким содержанием влаги лучше всего использовать технику жидкой или погруженной ферментации.
Разница между живыми бактериями и бактериальными спорами
Споры по своей природе являются спящими клетками выживания, которые производятся организмом в ответ на изменение окружающей среды. Хотя все грибы производят споры, не все бактерии. Bacillus и Clostridium — некоторые из бактерий, образующих споры. Эти споры обычно устойчивы к химическим и физическим воздействиям. Настоящая живая клетка, которую также называют вегетативной клеткой, — это та, которая производит споры, которые действуют как защитный слой вокруг ее ДНК. Как только восстанавливаются благоприятные условия, защитные белки растворяют споры, и это позволяет клетке нормально функционировать. Таким образом, спорообразующие бактерии более устойчивы к условиям окружающей среды, чем живые бактерии. Это основная причина, по которой мы используем спорообразующие бактерии (Bacillus) в наших биологических добавках. Бактериальные споры не только более долговечны, но и при необходимости могут быть легко реактивированы.
Заключение
Все различные методы изготовления биологических добавок к септикам имеют одну общую черту — добавки изготавливаются в основном из бактерий и ферментов. Несмотря на то, что используются некоторые субстраты, конечным продуктом являются здоровые микробы, которые не окажут побочного эффекта на эффективность вашего септика. Вот почему мы рекомендуем использовать биологические добавки, а не химические.
