Окислительно-восстановительные процессы в биотехнологии охраны окружающей среды от кислородсодержащих анионов : На примере гальванических и спичечных производств

• Автор: Костюков, Владимир Павлович
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 201 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Аналитический обзор методов очистки вод от неорганических
кислородсодержащих анионов и тяжелых металлов
1.1. Влияние неорганических кислородсодержащих анионов и тяжелых металлов на биосферу
1.2. Источники поступления неорганических кислородсодержащих анионов и тяжелых металлов в водоемы
1.3. Существующие методы очистки сточных вод от неорганических кислородсодержащих анионов и тяжелых металлов
1.3.1. Химические методы
1.3.2. Физико-химические методы
1.3.3. Биохимические методы
Выводы по главе
2. Термодинамика и кинетика процессов биохимического восстановления неорганических кислородсодержащих анионов
2.1. Термодинамика процессов биохимического восстановления неорганических кислородсодержащих анионов
2.2. Редокс-потенциал среды биореактора
2.3. Кинетический механизм восстановления неорганических кислородсодержащих анионов
2.4. рН-зависимость скорости ферментативного восстановления неорганических кислородсодержащих анионов
Выводы по главе
3. Лабораторные исследования процесса микробного восстановления переменновалентных элементов
3.1. Методика проведения исследований штаммов микроорганизмов, восстанавливающих ИКСА
3.1.1. Хромвосстанавливающие бактерии
3.1.2. Накопительные хромвосстанавливающие культуры микроорганизмов
3.1.3. Культурально-морфологические и физиолого-биохимические особенности штамма Аегососсш бесЫогабкапБ ТГС
3.1.4. Накопительная культура сульфатредуцирующих бактерий
3.2. Влияние регулируемых технологических факторов
на процесс сульфатредукции
3.2.1. Предварительное определение констант ионизации
ионогенных групп
3.2.2. Влияние концентрации органического субстрата
3.2.3. Влияние концентрации сульфата
3.2.4. Определение ингибиторов и механизма торможения
3.2.5. Уточнение значений констант ионизации Ка и Кь
3.3. Изменение окислительно-восстановительного потенциала при биохимической очистке от неорганических кислородсодержащих анионов
3.4. Лабораторные исследования биохимического восстановления хлоратов
Выводы по главе
4. Оценка результатов исследований полупроизводственных
установок
4.1. Установки для обработки сульфатсодержащих сточных вод и удаления тяжелых металлов
4.1.1. Очистка сточных вод с предварительным накоплением
сульфидов раствором щелочного реагента
4.1.2. Очистка сточных вод сероводородом, полученным при вакуумировании газового пространства биореактора
4.1.3. Очистка вод введением сероводородсодержащей
иловой жидкости
4.2. Пилотная установка биохимической очистки сточных вод
спичечных фабрик
4.2.1. Контактный режим
4.2.2. Проточный режим
4.3. Инактивация твердых отходов производства зажигательной и
фосфорной масс
Выводы по главе
5. Разработка рекомендаций на проектирование биореакторов и
эколого-экономическая оценка биохимических методов очистки от неорганических кислородсодержащих анионов
5.1. Моделирование процесса сульфатредукции в проточном реакторе-смесителе
5.2. Моделирование процесса сульфатредукции в проточном реакторе-вытеснителе
5.3 Рекомендации на проектирование биореакторов
Выводы по главе
Основные выводы
Литература
Приложение
Приложение
Акты внедрения
В таких системах только часть свободной энергии является доступной, но, если определить КПД использования энергии бактериями, то можно, как показал McCarty, теоретически рассчитывать прирост биомассы и, соответственно, определить распределение утилизируемого вещества на синтез и энергетические потребности клетки [133].
Применение концепции McCarty к решению задач биологической очистки сточных вод посвящены работы сотрудников кафедры “Канализация”
МГСУ им. В.В. Куйбышева [69] и ряд наших работ [134].
Но знание термодинамических свойств недостаточно для построения математической модели биохимической очистки, которая позволила бы обобщить количественные взаимосвязи между факторами процесса, проанализировать их роль во взаимодействии и определить оптимальные условия ведения процесса восстановления НКСА.
Нами предпринята попытка изучения закономерностей процессов биохимической очистки ИКСА на основе классических представлений кинетики ферментативных реакций, основными из которых является образование фер-мент-субстратного комплекса, концентрацией которого и определяется в основном суммарная скорость реакции и порядок реакции. Среди факторов, влияющих на скорость ферментативной реакции, рассмотрены: концентрация, гип фермента, концентрация субстрата, pH, температура, присутствие активаторов и ингибиторов.
2.1. Термодинамика процессов биохимического восстановления
неорганических кислородсодержащих анионов
Согласно второму закону термодинамики процессы могут протекать самопроизвольно, если они сопровождаются уменьшением изобарноизотермического потенциала (свободной энергии Гиббса) А<7°. Условием потенциальной осуществимости процесса является неравенство AG° < 0. Величи-