Материал: Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия

ВВЕДЕНИЕ. Значительное ужесточение контроля со-

нию состава культуры микроорганизмов, а также по-

става отработанных и выхлопных газов за последние

вреждению оборудования. В конструкции капельных

десятилетия привело к созданию биологических сис-

биофильтров предусмотрены способы контроля и ре-

тем очистки воздуха. В основе процесса очистки

гуляции параметров процесса, в том числе нейтрали-

лежит способность микроорганизмов переводить га-

зация среды путем добавления щелочи. Это обеспе-

зообразные вещества в водорастворимую форму.

чивает значительно более длительный срок

В биофильтрах происходит деградация веществ, пло-

эксплуатации капельных биофильтров по сравнению с

хорастворимых в воде, а растворимые соединения

биофильтрами. Время, необходимое для очистки воз-

разрушаются в капельных биофильтрах.

духа от легкоразлагающихся веществ, например спир-

ОТРАБОТАННЫЙ ВОЗДУХ И ВЫХЛОПНЫЕ ГАЗЫ.

тов, составляет всего 1–2 мин. Если в воздухе содер-

В последние десятилетия опыт использования био-

жатся трудноразлагаемые соединения, используют

фильтров для избавления от неприятного запаха вбли-

двухярусный капельный фильтр или систему, включа-

зи очистных сооружений нашел широкое применение.

ющую биофильтр и капельный фильтр. Например,

Биологическая очистка возможна и для отработанных

очистка отходящих газов производства лакокрасоч-

газов литейных производств, предприятий пищевой

ных изделий включает в себя две стадии: на первой

промышленности, крупных животноводческих ферм

стадии удаляются хорошо растворимые в воде и лег-

и боен. Неприятный запах отработанного воздуха об-

коразлагаемые вещества (алифатические спирты и

условлен наличием жирных кислот, аминов и меркап-

эфиры), а затем воздух очищают от таких более труд-

танов (в случае свиноводческих ферм и боен), фено-

ноудаляемых соединений, как ксилол и толуол. При

лов и низкомолекулярных аминов, альдегидов и

очистке воздуха на животноводческих фермах удаля-

кетонов (литейные производства), ароматических

ются СО2 и неприятно пахнущие вещества, прежде

веществ (лакокрасочные производства) и фурфураля

всего аммиак. В капельных фильтрах, содержащих

(предприятия пищевой промышленности). В послед-

культуры нитрифицирующих бактерий, происходит

нее время биофильтры стали использовать и при

превращение аммиака в нитрат. Образовавшаяся

очистке почв.

азотная кислота нейтрализуется, а выделяющееся те-

БИОФИЛЬТР. Конструкция биофильтра, как правило,

пло отводится с помощью теплообменников. Исполь-

простая. В качестве носителя используются компост,

зование таких конструкций позволяет снизить вы-

кора, торф, лава, шлак или другие материалы с разви-

бросы аммиака с 5,3–5,7 кг до 0,2 кг в расчете на

той поверхностью. Иногда в материал-носитель вносят

одно животное.

неорганические добавки для увеличения пористости.

При пропускании отработанного воздуха через био-

фильтр находящиеся на поверхности носителя микро-

организмы окисляют загрязняющие вещества. После

нескольких лет эксплуатации происходит разложение

органического материала носителя, в результате чего

эффективность очистки значительно снижается. За-

полнение биофильтра новым носителем полностью

восстанавливает прежние технические показатели.

В зависимости от формы биофильтры подразделяют

на плоские и многоярусные.

среда

Биологическая очистка почв

окружающая

ВВЕДЕНИЕ. Смешанные культуры микроорганизмов,

которые осуществляют деградацию биомассы и пре-

вращают органические вещества в неорганические

(процесс минерализации), играют важнейшую роль в

круговороте химических элементов в природе. Ис-

пользование микроорганизмов для очистки сточных

и

вод уже давно стало рутинной процедурой, но для

очистки почвы микроорганизмы впервые стали при-

Биотехнология

меняться всего 20 лет назад. Существуют и другие

способы оздоровления почвы – химический и терми-

ческий. Для биологической очистки почв используют

как природные, так и генетически измененные мик-

роорганизмы. Очистку проводят in situ или после вы-

емки.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ И СТРУКТУРА ПОЧВЫ. Основными ан-

тропогенными веществами, загрязняющими почву,

являются углеводороды минеральных масел (УММ),

бензол, толуол, ксилол и этилбензол (БТКЭ), арома-

тические углеводороды (АУВ), хлорсодержащие уг-

леводороды (ХУВ) и тринитротолуол (ТНТ) (в местах

прохождения военных учений). В отличие от АУВ и

ХУВ, УММ и БТКЭ достаточно легко подвергаются

биологической деградации. Возможность биологиче-

ской деградации веществ, загрязняющих почву, опре-

деляется многими факторами, в частности их раство-

римостью, а также структурой самой почвы: рыхлые

почвы, содержащие высокий процент песка, очистить

значительно легче, чем глиноземы. В настоящее

время единственным способом очистки почвы от ТНТ

является последовательная анаэробная и аэробная

обработка.

ОЧИЩЕНИЕ ПОЧВ IN SITU. После того как в почве про-

бурена скважина, туда помещают смешанную культуру

микроорганизмов, способных разрушать загрязняющее

вещество, а также загружают питательные вещества.

Грунтовые воды разносят микроорганизмы на большие

расстояния от скважины. В глинистых или суглинистых

почвах аэрация значительно затруднена, поэтому там в

качестве электронного акцептора выступает нитрат,

а не молекулярный кислород. Повышение содержания

нитратов в грунтовых водах приводит к нарушению ес-

тественного экологического баланса.

ОЧИЩЕНИЕ ПОЧВ EX SITU. Для очистки почв от за-

грязнений, хорошо поддающихся биологической

деградации, верхний слой почв с определенного уча-

стка собирают и размещают в специальные шатро-

вые хранилища в виде грядок высотой около 2 м. За-

тем в почву вносят микроорганизмы, эффективно

перерабатывающие загрязняющие вещества, и пита-

тельные вещества. При интенсивной аэрации и пра-

вильно подобранной смешанной популяции микроор-

ганизмов через две недели степень разложения

118

загрязняющих веществ достигает 90%. Стоимость

такой очистки почвы – от 75 до 150 евро/м3.

Биологическая очистка почв in situ

Питательные вещества,

микроорганизмы

Воздух

Загрязненная

почва

Направление течения грунтовых вод

Глина

Биологическая очистка почв ex situ

Доставка

Анаэробный

почвы

процесс:

питательные

вещества, сульфат,

Камни

Почва

Отходы

Аэробный

процесс:

питательные

вещества, кислород,

15 сут.:

триаминотолуол →

Размель-

Анаэробная/аэробная

гумификация

читель

обработка

Резервуары для

тензидов (ПАВ)

и растворителей

Контейнер

Фильтры

с почвой

с активиро-

ванным углем