Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
и оросительные фильтры.. Сточные же воды химической промышленности, как
правило,, не соответствуют возможностям подобных систем. Интенсивность
переноса кислорода в ходе процессов, обычно протекающих в таких системах,
бывает недостаточна для поддержания: максимальной скорости окисления при
участии микрофлоры. Эти процессы чувствительны также к колебаниям в
загрузке-реактора, особенно если токсичные вещества и ингибиторы
поступают в систему в высоких и непостоянных концентрациях.
Проблему недостатка кислорода, возникающую при переработке отходов
химической промышленности в обычно используемых системах на основе
активного ила, пытались решить несколькими способами. В двух случаях
(распределитель с пробулькиванием и система "Анокс") для увеличения
скорости переноса газа использовали чистый кислород. В одной и" новых
систем переработки отходов - колонном эрлифтном ферментере, разработанном
фирмой ICI, - пошли по пути увеличения количества растворенного кислорода
(рис. 6.2). В центральной части колонны имеется не доходящая до дна-
вертикальная секция, в которую сверху поступают отходы ге повторно
используемый активный ил; туда же вводится воздух. Когда смесь выходит из
ферментера вверх по наружной: секции колонны, давление в системе падает,
что вызывает про-булькивание пузырьков воздуха. Благодаря высокому
содержанию растворенного кислорода и турбулентности биомасса
поддерживается в высокоактивном состоянии и становится более устойчивой
по отношению к перегрузкам, а также к уменьшению аэрации и времени
нахождения отходов в ферментере, особенно в случаях высоко
концентрированных отходов.
- Такие процессы с повышенной аэрацией устойчивы к рез-
18*
276
Глава 6
ким перегрузкам отходами, не оказывающими токсического или ингибирующего
действия. В случае же токсичных отходов более пригодными оказываются
системы, в которых используются микроорганизмы, растущие в пленках. Такие
популяции микробов не вымываются из системы, даже если на их рост и
метаболизм оказывают неблагоприятное воздействие поступающие сточные
воды. Кроме того, внутри пленки из-за ограничения диффузии создаются
градиенты концентрации. Это приводит к понижению концентраций токсичных
продуктов внутри пленки, а следовательно, к повышению скорости их
усвоения и окисления. Пленка создает также экологическую нишу для
организмов, рост которых в присутствии высоких концентраций отходов при
перегрузках существенно замедляется. Самая простая форма пленочной
системы - это лерколяционный фильтр (разд. 6.2.1), однако подобного рода
пленки разрушаются, если они становятся очень тонкими, при уменьшении
концентрации субстрата на поверхности подложки. В таком случае клетки
погибают и пленка отпадает, засоряя фильтры внутри системы переработки
отходов. При •слишком высоких концентрациях субстрата происходит быстрый
рост микроорганизмов, что приводит к образованию толстой пленки и к ее
периодическому отслоению. Интенсивность подобных процессов можно снизить,
разбавив поступающий раствор с питательными веществами осветленными
сточными водами. Разработка новых методов сохранения толщины пленки
представляет безусловный интерес. Так, при помощи медленного вращения
диска из полистирола внутри протекающих сточных вод толщина пленки
поддерживается постоянной за счет гидродинамических сил и аэрации при
выходе пленки из воды. Такая эффективная и простая система была
предложена для очистки стоков с низкой величиной БПК. Еще один
эффективный метод переработки токсичных отходов in situ может ¦быть
основан на использовании реакторов с ожиженной подложкой, где
микроорганизмы растут на поверхности небольших инертных частиц (песок,
стекло, антрацит), через слой которых пропускают с контролируемой
скоростью сточные воды и воздух.
Отходы, не содержащие азота или фосфора, не способны поддерживать рост
микроорганизмов. В подобных случаях для ¦окисления токсичных соединений
до двуокиси углерода можно использовать покоящиеся клетки при условии,
что активность их гидролитических и окислительных ферментов не
подавляется. Поскольку среда при переработке отходов в колонных реакторах
периодически меняется, микроорганизмы оказываются в условиях голодания и
в это время их рост прекращается. При поступлении источника углерода на
короткое время включает-
Окружающая среда и биотехнология
277
ся несопряженный метаболизм, когда организмы дышат, но не растут. Это
дает то преимущество, что уменьшается общий выход биомассы (ила).
Рассмотрим методы биологической переработки промышленных отходов на
примерах молочной, бумажной промышленности я производства красителей.
€.6.1. Отходы молочной промышленности; сыворотка (см. также гл. 3)
Сыворотка является побочным продуктом сыроварения. Ее состав зависит от
типа используемого молока и вырабатываемого сыра. В высушенном или
концентрированном виде сыворотка применялась в качестве корма для
животных; однако ее недостатком является то, что она несбалансирована с
