Туындаған кезден бастап өркениетті қоғамның алдында барлық уақытта тұрды қоршаған ортаны қорғау проблемалары. Өнеркәсіптік, ауылшаруашылық және тұрмыстық қызмет адам тұрақты орын алған өзгерістер физикалық, химиялық және биологиялық қасиеттерін, қоршаған ортаны, әрі осы көптеген өзгерістер болды өте қолайсыз болса. Биотехнологиялық тәсілдері үлгісі болып табылады тиімді қоршаған ортаның жағдайын бақылау. Әсіресе өткір қазір таралу проблемасы қоршаған ортаға ксенобиотиктерінің және мұнай ластану. Биологиялық қалдықтарды қайта өңдеу көздейді үш негізгі мақсаттары: Құлдырауы органикалық және бейорганикалық улы қалдықтар; қайта Жаңарту үшін ресурстарды қайтару заттар айналымы С, N, P, S; Алу үшін органикалық отынның құнды түрлерін Классикалық процесі сарқынды суларды тазарту келесі кезеңдерді қамтиды: алғашқы өңдегенде жойылады қатты бөлшектер, олар не алынып тасталынады, не жіберіледі реактор.
Екінші кезеңде бұзылуы ерітілген органикалық заттар қатысуымен табиғи аэробты микроорганизмдер. Түзілетін ил тұратын, негізінен микробтық жасушалар, не жойылады, не перекачивается реакторға. Технологиясы бойынша пайдаланатын актив ил, оның бір бөлігі қайтарылады аэрационный танк. Үшінші кезеңде жүргізіледі химиялық тұндыру және бөлу фосфор және азот. Қайта өңдеу үшін тұнба пайда болған бірінші және екінші кезеңдері, әдетте, пайдаланылады процесі анаэробты ыдырау. бұл ретте азаяды тұнбаның көлемі және саны патогендердің, иісі жойылады, сонымен қатар, құрылады құнды органикалық отын метан. Аэробная өңдеу ағынды суларды ең кең-байтақ облысы бақыланатын пайдалану микроорганизмдердің биотехнология. Ол мынадай кезеңдерді қамтиды: адсорбция арналған субстрат жасуша бетінің; расщепление адсорбированного субстрат внеклеточными ферменттермен; сіңіруге ерітілген заттар жасушалары; өсуі және эндогенное тыныс; босату экскретируемых өнімдерін; «выедание» бастапқы популяциясының организмдер кейінгі тұтынушылар. Ең дұрысы, бұл болуы тиіс әкелмеуі тиіс толық минералдануы қалдықтарды дейін қарапайым тұздардың, газдар мен су. Тиімділігі қайта өңдеу пропорционалды саны биомасса мен уақыты байланыс оның қалдықтары. Жүйесінің аэробты қайта өңдеу бөлуге болады жүйе перколяционными сүзгілермен және жүйесін пайдалана отырып, белсенді лай. Принципі перколяционного сүзгі – жіктеу қалдықтар микроорганизмдер көмегімен жүрген, ф фильтрующем элементінде. » ретінде толтырғыш элементі пайдаланылуы мүмкін құм, қиыршық тас немесе полимерлік материалдар. Жетімсіздігі мұндай сүзгілер – артық биомасса өсуі. Белсенді ил – күрделі қоспасы микроорганизмдер, қайта өңдеуді жүзеге асыратын қалдықтарды биореакторах. Табысты қайта өңдеу таңдау қажет микробный засевной материал әрбір түрі ағынды суларды. Анаэробтық ыдырауы қалдықтарды пайдаланылады 1901 ж. Анаэробты ферменттеу қалдықтарды өте өзекті үшін үнемді алу кезіндегі газ тәрізді отынның орташа температура (30-35оС). Қауымдастық метанообразующих микроорганизмдердің үш түрінен тұрады бактериялар: бактериялар жүзеге асыратын гидролизі және ашу. Есебінен олардың қызметінің расщепляется целлюлоза, синтезделінеді май қышқылдары.
Бұдан әрі – бактериялар түзетін сутегі және сірке қышқылы. Және, ақыр соңында, водородотрофные метанообразующие бактериялар. Аэробная қалдықтарды қайта өңдеу, ауыл шаруашылығында Қолдану, мал шаруашылығындағы қарқынды технология әкелді білім беру үлкен саны әр түрлі қалдықтарды пайдалану үшін мүмкін жетпейді жер алаңы. Бүгінгі күні бірнеше жүйелердің бақыланатын қалдықтарды қайта өңдеу, ауыл шаруашылығында. Қайта өңдеу үшін қатты қалдықтарды қажет көп уақыт пен қаражат, сондықтан оларды жою үшін кеңінен су қолданылады, ал пайда болған қоспа сорып қоймаларға немесе өңдеу жүйесін. Су айдыны үшін тотығу. Орнату білдіреді сыйымдылығы, тереңдігі 150 см және бетінің алаңы қамтамасыз ететін, ауа өткізгіштігін. Жер бетінде осы су қоймасының өсуде фотосинтезирующие балдырлар, тиімділігін арттырады жүйесінің арқасында бөлу оттегі. Кемшіліктеріне осындай қондырғыларға мыналар жатады: қажеттілік уақыты; жинақтау қатты қалдықтар разлагаются да анаэробты жағдайларда үшін жағдайлар жасау; көбею жәндіктер. Қадір-қасиет – емес, талап етеді механикаландыру және қызмет көрсетуші персонал. Аэрируемый су айдыны ерекшеленеді арналған су айдынының тотығу болуымен ғана аэрационной орнату. Каскадты бассейндер – жай немеханизированная жүйесі. Бұл жүйе қалдықтары тұрақты түсіп тұрады. Олар бастапқы тұндырғыш, онда осаждаются ірі бөлшектер, сондай-ақ каскад ұсақ бассейндер бөлінген қалқалармен бөлінеді немесе плотинами, олар арқылы перетекает су. Переливаясь бассейннен бассейнге су аэрируется.
Егер уақыт ұстап іріктеліп жойылды дұрыс өңдеу тереңдігі көрсетіледі кем емес су айдынындағы үшін тотығу. Кемшіліктері – нашар араластыру және басу микрофлораның ал оттегінің жетіспеушілігінен. Канава Пасвира. – ұсынады үздіксіз вытянутую ұзындығы сыйымдылығы, оны жиі-жиі орналастырады еден астындағы мал шаруашылығы үй-жайлар. Сұйықтық қабатының қалыңдығы 0,3-0,6 м аэрируют араластырады көмегімен ротор. Болып табылады реактордан үздіксіз, онда қалыптасады спцифическая микрофлорасы. Қалдықтарды қайта өңдеу ауыл шаруашылығы анаэробты шарттарда өңдеу Кезінде органикалық қалдықтарды анаэробты жағдайларда құрылады, жанғыш газ, 60% тұратын метан, және қатты қалдығы бар барлық дерлік азот және басқа да қоректік заттар қамтылған бастапқы өсімдік материал. Табиғатта мұндай процесс дамып жетіспеген жағдайда оттегінің көп шоғырланатын орындарда заттарды өсімдік немесе жануар: батпақтардағы, шөгу түбінде көлдер, асқазанда травоядных. Температуралық оптимум процесі шегінде 30-35оС және ұстау үшін қажет қыздыру.
Тағы ғасыр басында анықталды, бұл көң алуға болады жанғыш газ, ал қалдықтар тыңайтқыш ретінде пайдалануға. Негізгі бөлігі осындай биоустановки: герметикалық танк, немесе реактор, онда жүзеге асырылады ферменттеу, және сыйымдылығы газ үшін – жинақтаушы өзгермелі қоңырау сыйымдылығы жақын ондай бар реактор. Метанобразующие бактериялар болып табылады қатаң қатаң анаэроб организмдерге жатады. Бірінші сатысында ферменттеу процесін келген өсімдік және нәжіс массасын түзілетін ұшпа жирны қышқылдар (сірке, май). Маңызды рөл бұл ретте ойнайды клостридии. Қышқылы (қоспағанда сірке) қызмет етеді бұдан әрі субстрат тобының бактериялары. Сайып келгенде, нәтижесінде, бірлескен іс-әрекетін осы топтардың бактериялардың түзілетін сірке қышқылы, сутегі мен көмір қышқыл газы болып табылатын қолайлы субстрат үшін метанообразующих бактериялар. Негізгі проблема ол туындайды фермаларда, бар көптеген жануарлар болып табылады көң сақтау және оны пайдалану неғұрлым тиімді түрде. Егер бұл жанама өнім ретінде пайда болады метан және сақтау шығындары көң емес, ұлғаяды, ол үшін фермалардың бұл сөзсіз оң әсерін тигізеді. Қазіргі заманғы конструкциялары реакторлардың окупают өзіне есебінен метанды өндіру. Мұндай реакторлар көрсетіледі рентабельді дамушы елдерде пайдаланылады арзан қол еңбегі. ЭКОЛОГИЯЛЫҚ ТАЗА ЭНЕРГИЯНЫ АЛУ. БИОГАЗ Экологиялық таза энергия алуға болады түрлендіру арқылы күн энергиясын электр көмегімен күн коллекторлар, сондай-ақ биогаз және микробтық этанол. Биогаз — бұл қоспасы 65 % метан, 30 % СО2, 1 % сутегі және шамалы қоспалардың азот, оттегі, сутегі мен улы газ. Энергия, заключенная 28 м3 биогаз, баламалы энергия: 16,8 м3 табиғи газ; 20,8 л мұнай; 18,4 л дизель отыны. Негізінде биогазды жатыр процесі метанового ашыту немесе биометаногенез процесі айналдыру биомасса энергиясы. Биометаногенез — күрделі микробиологиялық процесс, онда органикалық зат разлагается дейін көміртек диоксиді және метан аэробты жағдайда. Микробиологическому анаэробному разложению ұйымына берілу іс жүзінде барлық қосылыстар табиғи шығу тегі, сондай-ақ едәуір бөлігі ксенобиотиктерінің органикалық табиғат. «Анаэробном процесінде биометаногенеза бөледі үш дәйекті сатысына қатысатын свыше 190 әр түрлі микроорганизмдер.
Бірінші сатысында әсерінен экстрацеллюлярных ферменттер ферментативному гидролизу ұшырайды күрделі многоуглеродные қосылыстар — ақуыздар, липидтер және полисахаридтер. Бірге гидролитическими бактериялармен жұмыс істейді және микроорганизмдер — бродильщики, ферментируют моносахаридтер, органикалық қышқылдар. Екінші сатысында (ацидогенез) ферментация процесінде қатысатын екі топ микроорганизмдер: ацетогенные және гомоацетатные. Ацетогенные Н2-продуцирующие микроорганизмдер ферментируют моносахаридтер, спирттер және органикалық қышқылдар білімі бар Н2, СО2, төменгі майлы қышқылдар, негізінен ацетаты, спирттер және кейбір басқа төмен молекулярлы қосылыстар. Тозуы бутирата, пропионата, лактат білімі бар ацетаты кезде бірлескен іс-әрекеттегі ацетогенных Н2-продуцирующих және Н2-утилизирующих бактериялар.
Гомоацетатные микроорганизмдер меңгереді Н2 және СО2, сондай-ақ кейбір одноуглеродные қосылыстар арқылы сатысына білім ацетил-КоА және айналдыру, оны низкомолекулярные қышқылы, негізінен ацетат. Қорытынды үшінші кезеңінде анаэробты ыдырату қалдықтарын метан түзіледі. Ол синтезироваться арқылы сатысын қалпына келтіру СО2 молекулярным сутегімен, сондай-ақ метильной тобының ацетаты. Кейбір метан бактериялары қабілетті ретінде пайдалануға субстрат формиат, СО2, метанол, метиламин және хош иісті қосылыстар: Ерекше орын қалдықтарды кәдеге жарату алады метановое сбраживание. Ол мүмкіндік береді алуға жергілікті шикізаттан биогаз ретінде жергілікті энергия көзі, сондай-ақ сапасын жақсарту үшін органикалық тыңайтқыштар және қорғауға, қоршаған ортаны ластанудан. Экологиялық таза энергия көздері жоқ кері әсер ететін қоршаған ортаға. Қазіргі заманғы энергия көздері — ГЭС, ЖЭС, АЭС — тудырады елеулі бұзушылықтар сыртқы ортада.
СЭС (су электр станциялары) қызмет етеді себебі-су басу аумақтар, өзгерту ландшафт, қаза тапқан биоценоз. ЖЭС (жылу электр станциясы) ластайды атмосфераға, бұзады альгологический баланс тудырады иеліктен шығару жер. АЭС (атом электр станциялары) қауіп төндіретін радиациялық ластану. Жағуға мұнай және газ тудырады арттыру концентрациясы СО2, білім тосты, сонымен қатар, азайту, мұнай және газ ресурстарын. 90-95 % пайдаланылатын көміртегі метанообразующие бактериялар меншікке үлесі болса да метан, тек 5 — 10% көміртегі айналады биомассу. Әдебиет туралы деректер бар қабілетін метанообразующих бактериялардың анаэробты жағдайда бір мезгілде синтездеу және окислять метан. Температураға байланысты процестің өту метан бактериялары бөліседі арналған мезо — және термофильные. Оңтайлы температура үшін мезофильді бактериялардың 30-дан 40 «, ал термофильных 50-ден 60 °С. жалпы алғанда, термофильді процесс метаногенеза жүріп интенсивнее мезофильного, оның үстіне осы жағдайларда анаэробты қалдықтарды қайта өңдеу субстрат зарарсыздандырылады жылғы патогенді микрофлора мен гельминттердің.
Кезінде анаэробты қалдықтарды қайта өңдеу мал шаруашылығы фермаларын микрофлорасы метантенков (анаэробты ферментеров) қалыптасады негізінен микрофлорасы асқазан-ішек жолдарының осы түрдегі жануарлардың және микрофлораның қоршаған ортаны қорғау. Ең жиі кездесетін дақылдарының керек Lactobacillus acidophilus, Butyrivibrio fibrisolvens, Peptostreptococcus productus, Bacteroides uniformis, Eubacterium aerofaciens. Қатарына целлюлозоразлагающих бактериялардың микрофлораның күйіс қайыратын жатады Bacteroides succinoqenes және Ruminococcus flavefaciens. — Дан тыртықтың және көң күйіс қайыратын оқшауланған мұндай метанообразующие бактериялар, Methanobacterium mobile, Methanobrevibacter ruminantium және Methanosarcina ssp. Кейін мерзімі белгілі бір жұмыс метантенка кезінде белгіленген температуралық режимі және тұрақты субстрате құрылады салыстырмалы түрде тұрақты консорциум микроорганизмдер. Зерттеу барысында микрофлораның шошқа көң кезінде метановом брожении бөлініп, 130-ға жуық әр түрлі бактериялар. Бірінші кезеңін бұзылу күрделі органикалық полимерлер жүзеге асырады бактериялар руынан Clostridium, Bacteroides, Ruminococcus, Butyrivibro. Басты өнімдер ферменттеу — ацетат, пропионат, сукцинат, Н2 және СО2. Түпкі өнімдер ферменттеу целлюлоза және гемицеллюлозы әсерінен бактериялардың, бөлінген тыртықтың күйіс және шошқа ішек, болып табылады, әр түрлі ұшпа май қышқылдары. Бактериялар екінші, немесе ацетогенной, фаза жататын көші-Syntrophobacter, Syntrophomonas және Desulfovibrio тудырады жіктеу пропионата, бутирата, лактат және пирувата дейін ацетат, Н2 және СО2 — предшественников метан. Бірқатар микроорганизмдер қабілетті синтездеу ацетаты бірі СО2 термофильных жағдайында, олардың қатарына тиесілі Clostridium formicoaceticum, Acetobacterium woodii, метан бактериялар руынан Methanothrix, Methanosarcina, Methanococcus, Methanogenium және Methanospirillum.
Алу үшін биогазды пайдалануға болады, қалдықтар ауыл шаруашылығы, бүлінген азық-түлік, ағындар крахмалперерабатывающих кәсіпорындар, сұйық қант зауыттарының қалдықтары, тұрмыстық қалдықтар, ағынды сулар, қалалар және спирт зауыттарының. Процесс жүргізіледі температурада 30-60 «мен рН-6 — 8. Бұл биогаз алу тәсілі кең қолданылады Үндістан, Қытай, Жапония. Қазіргі уақытта биогаз өндіруге арналған жиі пайдаланады кейінгі қалдықтары (қалдықтар мал шаруашылығы және ағынды суларды қалалар), бастапқы (қалдықтар зерноводства, егіншілік, мақта шаруашылығы, тамақ, жеңіл, микробиологиялық, орман және басқа да салалар) бар салыстырмалы түрде төмен реакциялық және мұқтаж алдын ала өңдеу. Негізгі артықшылығы биогаз тұрады, ол энергия көзі болып табылады энергия.