Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
переработки оказывается не меньше, чем в водоеме для окисления. Как и в
неаэрируемых водоемах, перемешивание осадка идет плохо, а активность
микроорганизмов может подавляться из-за недостатка кислорода или же
слишком медленк-ой диффузии конечных продуктов обмена.
Канава Пасвира (Pasveer ditch)
Эта система для окисления отходов является модификацией установки с
активным илом и представляет собой одну непрерывную, вытянутую в длину
емкость, которую часто располагают под полом хлева, откуда поступают
отходы; в ней они и окисляются. Жидкость (толщина слоя 0,3-0,6 м)
аэрируют и перемешивают с помощью ротора, помещенного в емкость. Имеются
приспособления для добавки новой порции отходов и удаления отработанной
жидкости. Эта и ряд других систем, основанных на принудительной аэрации,
во многом сходны с реакторами непрерывного действия, в которых
развивается особая микрофлора (аналогичная таковой в хлопьях активного
ила), мета-болизирующая субстрат. Сходство заключается в том, что отходы
(субстрат) поступают в объеме, небольшом по сравнению с общим их объемом,
перерабатываемым в реакторе. Этот тип перерабатывающего устройства
активно изучался для выяснения его пригодности для переработки отходов
животноводства в контролируемых условиях.
Основной недостаток всех этих систем - невозможность увязать поступление
кислорода с его потреблением. Их эффективность можно будет повысить, если
удастся точнее оценить скорость расщепления разных субстратов и лучше
изучить микроорганизмы, участвующие в процессе.
9.7. Переработка отходов сельского хозяйства в анаэробных условиях (см.
также гл. 6)
9.7.1. Главные особенности процесса
При переработке органических отходов в анаэробных условиях образуется
горючий газ, на 60% состоящий из метана, и твердый остаток, содержащий
весь или почти весь азот и все другие питательные вещества, содержащиеся
в исходном растительном материале. В природе такой процесс развивается
при недостатке кислорода в местах скопления веществ растительного или
Сельское хозяйство и биотехнология
379
животного происхождения: в болотах, осадках на дне озер,
а также в желудке травоядных. Он может протекать и в закрытой емкости,
наполненной подходящим органическим веществом, куда не поступает воздух.
Метанобразующие бактерии и некоторые другие микроорганизмы, продуцирующие
нужные этим ¦бактериям субстраты, формируют в таких условиях систему
прочных симбиотических отношений, которая может функционировать
неопределенно долгое время, если в нее в подходящем количестве поступают
все новые порции отходов.
Температурный оптимум лежит в интервале 30-35 °С, и для его поддержания
нужен подогрев. Этот процесс начали изучать еще во времена Пастера; ему
посвящено множество работ, а сам процесс был значительно модифицирован, в
частности применительно к очистке сточных вод. Это весьма удачный пример
действующей биотехнологии, поскольку она может применяться в ¦больших
масштабах, оправдывающих капиталовложения и текущие расходы по внедрению.
Переработка отходов при участии метанобразующего ила применяется на ряде
крупных установок в Англии и других странах, что существенно уменьшает ее
стоимость. Она осуществляется, например, на Магденской станции по
переработке сточных вод в западной части Лондона (Thames Water
Authority). Там установлено двадцать тэнков для переработки жидких
отходов, диаметр каждого из них составляет 21,3 м, а глубина-10,4-16,0 м,
с общим объемом 79000 м3. Эта станция продолжает действовать, хотя
переработка отходов непрерывно производилась на ней в течение почти
пятидесяти лет, и вырабатывает метан в количестве, достаточном для работы
двухтопливных машин, постоянно подающих сжатый воздух для перемешивания
содержимого тэнков и вырабатывающих электроэнергию, потребляемую всей
станцией.
9.7.2. Переработка отходов сельского хозяйства
Еще в начале века было выявлено, что из навоза можно получать горючий
газ, а отходы использовать как удобрение. Предпринимались попытки найти
практическое применение этому процессу, но в целом интерес к нему был
невелик до тех пор, пока нехватка горючего во время войны не заставила
обратить на него внимание. С тех пор было сконструировано множество
установок для производства метана, но все они имели две основные части:
1) герметичный тэнк или реактор, в котором осуществлялась ферментация; 2)
емкость для газа, обычно накопительный плавающий колокол с емкостью,
близкой к таковой у реактора.
В 40-х г. простейшие установки этого типа с реакторами емкостью около 10
м3 использовались французами в Северной
380
Глава 9
Африке, и многие из них продолжали работать как там, так и во Франции до
начала 50-х г. В это время в Англии тоже стали выпускать такие небольшие
установки для продажи фермерам, но, по-видимому, лишь немногие из них
нашли применение.
Простейшие установки периодического действия имеют ряд серьезных
недостатков. Основной из них - трудность загрузки реактора полутвердыми
