Разработка технологии и аппаратурного оформления процесса биотехнологической очистки подземных фенольных загрязнений

• Автор: Алексеенко, Эдгар Игоревич
• Шифр специальности: 03.00.23, 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ГРУНТА ОТ ФЕНОЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

1.1. Структура фенольных загрязнений окружающей среды.

1.2. Механизмы распространения загрязняющих веществ в окружающей среде

1.3. Оценка масштабов подземных загрязнений и выбор метода устранения загрязнителей

1.4. Извлечение и захоронение загрязннного грунта.

1.5. Извлечение и очистка грунта на специализированных предприятиях

1 .б.Технологии термического обезвреживания.

1.7. Уничтожение загрязнения на месте.

1.7.1. Физикомеханическая очистка грунта.

1.7.2. Технологии, основанные на химических и электрохимических методах обезвреживания грунта
1.7.3. Технологии биологического обезвреживания загрязннного грунта
1.7.4. Метод сверхкритической экстракции углекислым газом.
1.8. Фиксация загрязнителей на месте.
1.9. Переработка и захоронение токсичных веществ в земле.
1 Альтернатива бездействие
1 Системы биологической обработки токсичных загрязнений.
1 Иммобилизованные микроорганизмы.
1 Методы иммобилизации
. Химические методы иммобилизации клеток
. Физические методы иммобилизации клеток
. Клетки, включнные в матрицу геля.
. Адсорбированные клетки микроорганизмов
1 Виды и свойства адсорбентов.
1 Примы адсорбционной иммобилизации клеток микроорганизмов
1 Выводы
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2.1. Объект исследования
2.2. Культуральноморфологические особенности штамма
2.3. Среды
2.4. Хранение культуры
2.5. Культивирование штамма.
. . .
, 2.6. Иммобилизация штамма на носителях.
2.7. Определение величины адсорбции микроорганизмов.
2.8. Вымывание клеток и субстрата из насадки биофильтра.
2.9. Кинетические характеристики
2 Лабораторная установка для исследования процесса биодеструкции растворнного фенола.
2 Лабораторная установка для исследования процесса десорбции фенола из фунта
2 Аналитические методы
2 Статистические характеристики процесса биодеструкции фенола
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА БИОДЕСТРУКТОРА НА ОСНОВЕ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ ФЕНОЛОКИСЛЯЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ.
3.1. Выделение фенолокисляющих культур из природных источников
3.2. Подбор оптимального режима минерального питания фенолокисляющих бактерий А. яареЫае .
3.3. Выбор носителя для иммобилизации фенолокисляющих бактерий
3.4. Изучение кинетики иммобилизации культуры на носителе.
3.5. Биодеструкция фенола в водных средах с использованием иммобилизованного штамма
3.6. Выводы.
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА БИОДЕСТРУКЦИИ ФЕНОЛА ШТАММОМ А 8АРЕШАЕ .
4.1. Моделирование процесса биодеструкции фенола
4.2. Определение кинетических констант и оптимальной концентрации углеродного субстрата.
4.3. Расчт интегральной скорости потребления фенольного субстрата биоплнкой
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ ГРУНТА ОТ ФЕНОЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
5.1. Разработка принципиальной технологической схемы очистки грунта от подземных фенольных загрязнений
5.2. Изучение процесса десорбции фенола из образцов кернов буровых скважин
5.2. Разработка конструкции биофильтра.
5.3. Выводы
ГЛАВА 6. ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ГРУНТОВ ОТ ФЕНОЛЬНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
6.1. Проведение основных инженерноизыскательских работ непосредственно на месте аварийного разлива загрязняющих веществ
6.2. Описание технологической схемы метода биотехнологической очистки грунтов от фенола непосредственно на месте аварии
6.3. Разработка конструкции биофильтра.
6.4. Результаты эксплуатации установки.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
Список литературы


В зависимости от вида носителя иммобилизованная культура может использоваться как при однократных ликвидационных работах, так и в стационарных очистных сооружениях. Предложена технологическая схема очистки грунта от фенола, путм растворения его в промывных водах с дальнейшим извлечением их из зоны загрязнения для очистки на биофильтре с использованием выделенного фенолокисляющего штамма. Предложенные в работе технологические и аппаратурные решения заложены в проект очистных сооружений подземных загрязнений, разработанный ООО ПКФ БИГОР г. Москва для Горьковской железной дороги. Проект был успешно реализован на месте ликвидации последствий железнодорожной аварии в п. Мыслец Шумерлинского рна Республики Чувашия в период с по гг. Основные положения диссертации докладывались на 2ом Московском международном конгрессе Биотехнология состояние и перспективы развития. Разработка биодеструктора на основе иммобилизованного фенолокисляющего микроорганизма. Математическая модель процесса утилизации фенола выделенным штаммом в водных средах. Принципиальная технологическая схема очистки загрязннного фенолом подземного грунта, основанная на использовании иммобилизованного фенолокисляющего штамма. Работа выполнялась в МГУИЭ и ФГУП ГосНИИсинтезбелок. В работе участвовали сотрудники аналитической лаборатории ФГУП ГосНИИсинтезбелок, проводившие анализы образцов грунтовых вод на содержание микроэлементов сотрудник института экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН Бродский Ефим Соломонович, любезно оказавший содействие в проведении анализа проб грунта на содержание фенолов и прочих органических соединений по стандартному методу хроматомассспектрометрии. Основные публикации выполнены с соавторами Щеблыкиным И, Барботом , Бирюковым В. В., Кустовой , Биттеевой М. Б. и Зябревой Н. В. Кустова , Биттеева М. Б. и Зябрева Н. В. осуществляли научное руководство биологической частью работы, в том числе экспериментами по выделению бактериальных штаммов, их культивированию, а также определению оптимальных параметров роста бактерий. Щеблыкин И. Н. и Барбот участвовали в постановке задачи и оснащении экспериментальной установки, а также при разработке технологических примов осуществления процесса очистки грунта. Бирюков В. МГУИЭ и заведующий лабораторией ФГУП ГосНИИсинтезбелок, а также Кустова принимали участие в обсуждении результатов и в формулировании задач исследования. Зябрева Н. БИГОР Барботу и Зубову Д. В. за оказанную помощь в обработке экспериментальных данных с помощью компьютера. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, состоящей из 5 глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложений. Библиография включает 2 наименования, из них на английском языке. Материал изложен на 0 страницах машинописного текста, иллюстрирован рисунками и таблицами. ГЛАВА . Группу фенолов образуют ароматические, гидроксилсодержащие соединения, в которых гидроксилы находятся в бензольном ядре. Присутствуют фенолы и в бытовых сточных водах, и в разнообразных производственных сточных водах в водах от пирогенного разложения топлива и горючих сланцев, в сточных водах анилокрасочных химикофармацевтических заводов, заводов, производящих пластические массы, и многих других. Их разделяют на две группы летучие с паром и нелетучие. Летучие с паром фенолы более токсичны, обладают более интенсивным запахом, чем нелетучие, и потому допустимые концентрации их в водах водомов чрезвычайно малы. Особенно жсткие требования в этом отношении предъявляются к воде, поступающей на водопроводные станции, где она подвергается обработке хлорированием, потому что хлорпроизводные простого фенола, окрезола и цкрезола имеют неприятный запах даже в самых малых концентрациях. По этой причине при анализе вод в первую очередь определяют в них содержание группы летучих фенолов, а часто определением только одних летучих фенолов ограничиваются 1. В процессе производства пластмасс, салициловой и пикриновой кислот, ПАВ, присадок к маслам и бензинам и т. СбНзОН. Фенол получают из каменноугольного дгтя и синтетически 2. Он является токсичным веществом табл.