60. Биотехнология очистки промышленных отходов.

Ответ. В области переработки и ликвидации твёрдых отходов биотехнологическими методами наиболее значительное место, как по стоимостным, так и по объёмным показателям занимает утилизация ила сточных вод и твёрдых коммунальных отходов. Промышленные отходы можно в первом приближении разделить на две категории: 1) отходы производств, основанных на использовании биологических процессов; 2) отходы химической промышленности. В первом случае отходы имеют различный состав и обычно перерабатываются путем биологического окисления, как это делалось традиционно в случае бытового мусора. Однако такой способ экономически невыгоден, и в настоящее время широко обсуждается вопрос о возможности уменьшения объема разбавленных сточных вод либо их непосредственного использования - трансформации (для получения биомассы или других ценных продуктов), или же путем извлечения из них ценных соединений. В многочисленных и разнообразных отраслях химической промышленности образуется большое количество отходов, причем многие из них с трудом поддаются разрушению и длительное время присутствуют в среде. Поэтому часто перед обычной биологической переработкой отходов бывает необходимо провести их предварительную химическую или физическую обработку. Использование специфических микроорганизмов для расщепления ксенобиотиков при переработке отходов еще не нашло широкого применения в промышленности, и тем не менее подобный подход представляется весьма перспективным. Это может быть: деградация отдельных видов отходов in situ с помощью специализированных культур микроорганизмов или их сообществ; введение специально подобранных культур в обычные системы переработки отходов; ликвидация и обезвреживание разливов нефти; извлечение металлов; биологическая очистка газов от пахучих и вредных соединений (меркаптанов, сероводорода, цианида, хлорзамещенных углеводородов и т.д.); получение биомассы из отходов; превращение отходов в метан. Что касается бытового мусора, то для его переработки созданы широко применяемые системы, использующие активный ил 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. Развитие промышленности ведет к образованию большого количества отходов, в том числе отходов, содержащих новые антропогенные компоненты. Методами биотехнологии эти отходы могут быть переработаны в полезные или безвредные продукты. Бытовые отходы делятся на 2 группы: твердые отходы и сточные воды. Твердые бытовые отходы состоят из целлюлозосодержащих материалов (до 40 % бумаги, 2.5% дерева, 8% текстиля) и пищевых отходов (40%). Наиболее экономична и радикальна переработка их метановым брожением, в результате образуется легко транспортируемое топливо - метан. Сточные воды обычно содержат сложную смесь нерастворимых и растворимых компонентов различ. природы и концентрации. Бытовые отходы, содержат почвенную и кишечную микрофлору, включая патогенные м/орг. Серьезное загрязнение возникает при попадании в окружающую среду соединений тяжелых металлов, таких как железо, медь, олово и др. Цель очистки сточных вод - удаление растворимых и нерастворимых компонентов, элиминирование патогенных микроорганизмов и проведение детоксикации таким образом, чтобы компоненты стоков не вредили человеку, не загрязняли водоемы. Бактерии рода Pseudomonas практически всеядны. Например, P. putida могут утилизировать нафталин, толуол, алканы, камфару и др. соединения. Выделены чистые культуры микроорганизмов, способные разлагать специфические фенольные соединения, компоненты нефти в загрязненных водах и т.д. Микроорганизмы рода Pseudomonas могут утилизировать и необычные химические соединения - инсектициды, гербициды и другие ксенобиотики. Генетически сконструированные штаммы м/орг в будущем смогут решить проблему очистки сточных вод и почв, загрязненных пестицидами и другими антропогенными веществами. Пестициды поступают в окруж. среду после обработки сельскохозяйственных культур. Большинство из них расщепляются бактериями и грибами. Пестициды из сточных вод можно удалять, используя иммобилизованные формы этих ферментов. Биол. методы также применимы для очистки сточных вод нефтяной промышленности. Для этого примен. аэрируемые системы биоочистки с активным илом, содержащим адаптированное к компонентам нефти микробное сообщество. Азотсодержащие соединения (белки, аминокислоты, мочевина) могут быть удалены в биологическом процессе денитрификации-нитрификации. Тяж. металлы затрудняют биол. процессы очистки стоков и отрицательно влияют на флору и фауну. Природные штаммы м/орг не могут быть использованы для накопления этих металлов в силу их высоко токсичности. Однако, есть белок высших организмов - металлотионеин, который активно связывает различные тяжелые металлы. Очищение сточных вод проходит в несколько этапов. С помощью механической очистки из стоков удаляются нерастворимые примеси в количестве не превышающем 70 % минеральных загрязнений. Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так растворенных примесей и наиболее эффективна при локальной очистке сточных вод промышленных предприятий. Физико-химическая очистка включает множество разных способов, основными из которых являются экстракция, флотация, нейтрализация, окисление, сорбция, коагуляция и другие. Биологическая очистка сточных вод предполагает процесс деградации органической составляющей стоков аэробными или анаэробными микроорганизмами (простейшими и бактериями). Дезинфекция стоков.