Биотехнологические процессы в переработке промышленных отходов

Заказать уникальную курсовую работу
Тип работы: Курсовая работа
Предмет: Биотехнология
  • 27 27 страниц
  • 14 + 14 источников
  • Добавлена 20.05.2022
1 496 руб.
  • Содержание
  • Часть работы
  • Список литературы
  • Вопросы/Ответы
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТИПЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ 6
2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОТЕХНОЛОГИИ В УТИЛИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ 7
3 БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ㅤ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ 12
3.1 Переработка отходов ㅤ молочной промышленности 13
3.2 Переработка отходов целлюлозно-бумажной промышленности 14
3.3 Биологическая очистка воды активным илом 18
3.4. Процесс ㅤ переработки отходов ㅤ после очистки ㅤ воды 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 26
Фрагмент для ознакомления

Биологическая очистка воды представляет собой деятельность активного ила (АИ) или биопленки, естественно возникшего биоценоза, который формируется на каждом конкретном производстве в зависимости от состава сточных вод и выбранного режима очистки[4]. Активный ил – это смесь биомассы микроорганизмов и загрязняющих веществ вместе с поступающими в аэротенк сточными водами. Активный ил выглядит как темно-коричневые хлопья размером до нескольких сотен микрометров. На 70% ил состоит из живых организмов и на 30% –твердые частицы неорганической природы. Живые организмы вместе с твердым носителем образуют зооглей – симбиоз популяций микроорганизмов, который покрыт общей слизистой оболочкой. В зависимости от внешней среды, в данном случае – сточная вода, та или иная группа бактерий может быть преобладающей, а остальные будут спутниками основной группы. Существенную роль в создании и функционировании активного ила осуществляют простейшие. Функцийу простейших достаточно много; они не принимают непосредственного участия в потреблении органических веществ, но занимаются регуляцией возрастного и видового состава микроорганизмов в активном иле, поддерживая его на определенном уровне. При изменении состава сточной воды может увеличиться численность одного из видов микроорганизмов, но другие культуры также останутся в составе биоценоза. Показатель качества активного ила – коэффициент протозойностиkpr, отражающий соотношение количества клеток простейших микроорганизмов к количеству бактериальных клеток. В высококачественном иле 10 на 1 миллион бактериальных клеток должно приходиться 10–15 клеток простейших организмов, среднего качества приходится, соответственно, 5–9, плохого качества – около 1–4 простейших. На формирование ценозов активного ила может оказать влияние сезонные колебания температуры, обеспеченность кислородом, присутствие минеральных компонентов. Благодаря этому состав ила сложный и практически невоспроизводимый. Эффективность работы очистных сооружений зависит также от концентрации микроорганизмов в сточных водах и возраста активного ила. В обычных аэротенках текущая концентрация активного ила не превышает 2–4 г/л. Увеличение концентрации ила в сточной воде может привести к увеличению скорости очистки, но требуется усиленная аэрация для поддержки концентрации кислорода на необходимом уровне. Таким образом, аэробная переработка стоков водысостоит из следующих стадий: 1. Адсорбция субстрата на клеточной поверхности. 2. Расщепление адсорбированного субстрата внеклеточными ферментами. 3. Поглощение клетками растворенных веществ. 4. Рост и эндогенное дыхание. 5. Высвобождение экскретируемых продуктов. 6. «Выедание» первичной популяции организмов вторичными потребителями. В идеале это должно привести к полной минерализации отходов до простых солей, газов и воды. На практике очищенная вода и активный ил из аэротенка перемещаются во вторичный отстойник, где идёт отделение активного ила от воды. Часть активного ила возвращается в систему очистки, а избыток активного ила, образовавшийся в результате роста микроорганизмов, поступает на иловые площадки, где обезвоживается и вывозится на поля. Избыток активного ила можно также перерабатывать анаэробным путем. Переработанный активный ил может служить как удобрением, так и кормом для рыб, скота.Система полной доочистки может состоять из множества элементов, которые определяются дальнейшим назначением сточной воды. Возможно применение биологических прудов, где биологически очищенная вода проходит осветление и насыщается кислородом. Пруды также относятся к системе биологической очистки, в которой под воздействием биоценоза активного ила происходит окисление органических примесей. Состав биоценозов биологических прудов определяется глубиной нахождения данной группы микроорганизмов. В верхних слоях развиваются аэробные культуры, в придонных слоях – факультативные аэробы и анаэробы, способные осуществлять процессы метанового брожения или восстановление сульфатов. Насыщение воды кислородом происходит за счет процессов фотосинтеза, осуществляемого водорослями[3].3.4. Процесс ‏ㅤ переработки отходов ‏ㅤ после очистки ‏ㅤ водыТрадиционные физико-химические ‏ㅤ методы переработки ‏ㅤ сточных или ‏ㅤ канализационных вод ‏ㅤ приводит к ‏ㅤ образованию значительного ‏ㅤ количества твёрдых ‏ㅤ отходов. Некоторая их ‏ㅤ часть накапливается ‏ㅤ уже на ‏ㅤ первичной стадии ‏ㅤ осаждения, а остальные ‏ㅤ обусловлены приростом ‏ㅤ биомассы за ‏ㅤ счёт биологического ‏ㅤ окисления углеродсодержащих ‏ㅤ компонентов в ‏ㅤ сточных водах. Твёрдые ‏ㅤ отходы изначально ‏ㅤ существуют в ‏ㅤ виде различных ‏ㅤ суспензий с ‏ㅤ содержанием твёрдых ‏ㅤ компонентов от ‏ㅤ 1 до 10%. По ‏ㅤ этой причине ‏ㅤ процессам выделения, переработки ‏ㅤ и ликвидации ‏ㅤ ила стоков ‏ㅤ следует уделять ‏ㅤ особое внимание ‏ㅤ при проектировании ‏ㅤ и эксплуатации ‏ㅤ любого предприятия ‏ㅤ по переработке ‏ㅤ сточных вод. В ‏ㅤ общих чертах, технические ‏ㅤ методы обработки ‏ㅤ ила сводятся ‏ㅤ к достижению ‏ㅤ определённой степени ‏ㅤ обезвоженности. Выбор процесса ‏ㅤ или последовательности ‏ㅤ процессов в ‏ㅤ любой технологической ‏ㅤ цепочке утилизации ‏ㅤ ила определяется ‏ㅤ способом его ‏ㅤ ликвидации, наиболее подходящим ‏ㅤ для конкретного ‏ㅤ вида ила ‏ㅤ и места ‏ㅤ его переработки. Каждый ‏ㅤ тип ила ‏ㅤ обладает различными ‏ㅤ свойствами в ‏ㅤ таких процессах, как, например, перекачка, химическая ‏ㅤ обработка или ‏ㅤ фильтрование. Поэтому выбор ‏ㅤ способа переработки ‏ㅤ определяется главным ‏ㅤ образом экономическими ‏ㅤ показателями процесса, зависящими ‏ㅤ от типа ‏ㅤ ила[9].Переработка ила.Концентрирование. Различные ‏ㅤ типы сырых ‏ㅤ осадков сточных ‏ㅤ вод первоначально ‏ㅤ не отличаются ‏ㅤ высокой концентрацией ‏ㅤ твёрдых компонентов. Поэтому, согласно ‏ㅤ современным теориям ‏ㅤ утилизации ила, в ‏ㅤ большинстве случаев ‏ㅤ необходимо обеспечивать ‏ㅤ определённую степень ‏ㅤ обезвоживания ещё ‏ㅤ до начала ‏ㅤ основных процессов ‏ㅤ переработки. Одним из ‏ㅤ наиболее простых ‏ㅤ способов достижения ‏ㅤ этой цели ‏ㅤ является длительное ‏ㅤ осаждение под ‏ㅤ действием силы ‏ㅤ тяжести – отстаивание. Различают ‏ㅤ первичное и ‏ㅤ вторичное отстаивание. Первичное ‏ㅤ применяется непосредственно ‏ㅤ после сброса ‏ㅤ сточных вод. Вторичное ‏ㅤ отстаивание применяется ‏ㅤ для ила, прошедшего ‏ㅤ стадию анаэробного ‏ㅤ сбраживания. Сложности при ‏ㅤ этом обычно ‏ㅤ связаны с ‏ㅤ наличием микропузырьков ‏ㅤ биогаза, образующихся во ‏ㅤ время процесса ‏ㅤ сбраживания. Поэтому перед ‏ㅤ вторичным отстаиванием ‏ㅤ обычно предусматривают ‏ㅤ операции удаления ‏ㅤ газа. Концентрировать ил ‏ㅤ также можно ‏ㅤ и с ‏ㅤ помощью центрифугирования ‏ㅤ и флотации. Фильтрование. Ил может быть обезвожен до более высокой степени фильтрованием. В Великобритании подобные процессы чаще всего проводят на фильтр-прессах. Установка состоит из набора плит, подвешенных на боковых брусьях или верхней балке. На плитах сделаны углубления таким образом, чтобы между ними образовывались камеры, на каждую плиту натягивается фильтровальная ткань, и вся конструкция фиксируется либо болтами, либо с помощью гидравлического давления. Далее насосами фильтр заполняется илом и обеспечивается давление для создания движущей силы фильтрования. В конце цикла, после прекращения стока воды, давление снимается, плиты разделяют, а твёрдый осадок удаляют. Модификация ила. Обезвоживание большинства типов ила, полученных в ходе различных операций по переработке стоков, - сложный процесс. Необходимой стадией является предварительная обработка ила с целью улучшения фильтруемости. Это и есть модификация его свойств. Как правило, этот процесс заключается в добавлении химикатов, действующих как коагулянты или флокулянты. В качестве таких реагентов могут быть использованы неорганические соли (известь, хлорид железа, сульфат железа, хлоргидрат алюминия) или специально подобранные органические полимеры с различной молекулярной массой и ионным сродством. Какие бы типы реагентов ни употреблялись (неорганические или органические), на практике важно не превышать некоторой оптимальной дозировки. Избыточное количество не только ведёт к расточительству и увеличению расходов, но иногда вызывает и ухудшение фильтруемости. Аэробная переработка отходов. Аэробная переработка стоков - это самая обширная область контролируемого использования микроорганизмов в биотехнологии. Системы аэробной переработки можно разделить на системы с перколяционными фильтрами и системы с использованием активного ила[5].ЗАКЛЮЧЕНИЕРазвитие всех современных направление биотехнологии, включая экологическую биотехнологию, происходит в настоящее время настолько быстро, что точные прогнозные оценки в этой области весьма затруднительны.Расширение сферы внедрения биотехнологии изменяет соотношение в системе «человек - производство - природа», повышает производительность труда, принципиально изменят его качество. В настоящее время последствия антропогенной деятельности достигли такой грани, когда дальнейшая не координируемая деятельность может привести к необратимым изменениям в биосфере в целом. Это может привести к тому, что биосфера станет непригодной для обитания человека[12].Один из основных путей решения данной проблемы - дальнейшее развитие биологии и расширение сферы применения биотехнологии. Внедрение биотехнологии ведет к созданию экологически чистых технологий в различных сферах человеческой деятельности, включая более рациональное использование природных ресурсов и создание замкнутых производственных циклов.. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВУчебнаялитература:Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. – М.: КолосС, 2004. – 296 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для студентов высш.учеб. заведений).Волова Т.Г. Биотехнология. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999. – 252 с.Воронов, Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов / Ю.В. Воронов, С.В. Яковлев. – М. : Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. – 704 с. Голубовская, Э.К. Биологические основы очистки воды: учебное пособие для студентов строительных специальностей вузов / Э.К. Голубовская. – М. : Издательство «Высшая школа», 1978. – 268 с.Егорова Т.А. Основы биотехнологии: Учеб.пособие для высш. пед. учеб заведений. Т.А.Егорова, С.М.Клунова, Е.А.Живухина. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 208 с.Клунова С.М.Биотехнология: учебник для высш. пед. проф. образова-ния . С. М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. Издательский центр «Академия», 2010. -256с. Королева, А. Н. Вторая жизнь мусора. Переработка бытовых отходов / А. Н. Королева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 8 (298). — С. 32-34.Нетрусов А.И. Экология микроорганизмов: Учеб.для студ. вузов / А.И. Нетрусов, Е.А. Бонч-Осмоловская, В.М. Горленко и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 272 с.Рябов, Р. Г. Утилизация, переработка и захоронение отходов: Учеб.пособие / Р. Г. Рябов, М. С. Комиссаров, Е. П. Верховская, Г. Г. Рябов.- Тула: Изд-во Тул. гос. пед. ун-та им. Л. Н. Толстого, 2012.- 149 с.Храмцов А.Г. Вторичные сырьевые ресурсы молочной промышленности и пути их рационального использования в условиях рыночной экономики. – Текст : непосредственный. Ставропольский государственный технический университет. Кафедра технологии молока и молочных продуктов. 1998г.Интернет-источники:https://www.studmed.ru/https://ecoproverka.ru/utilizatsiya-othodov/https://bezotxodov.ru/jekologija/pererabotka-othodovhttps://www.solidwaste.ru/i/publ/1555/186_ignatev.pdf

Учебная литература:
1. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. – М.: КолосС, 2004. – 296 с.: ил. – (Учебники и учебные пособия для студентов высш.учеб. заведений).
2. Волова Т.Г. Биотехнология. Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской Академии наук, 1999. – 252 с.
3. Воронов, Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов / Ю.В. Воронов, С.В. Яковлев. – М. : Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. – 704 с.
4. Голубовская, Э.К. Биологические основы очистки воды: учебное пособие для студентов строительных специальностей вузов / Э.К. Голубовская. – М. : Издательство «Высшая школа», 1978. – 268 с.
5. Егорова Т.А. Основы биотехнологии: Учеб. пособие для высш. пед. учеб заведений. Т.А.Егорова, С.М.Клунова, Е.А.Живухина. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 208 с.
6. Клунова С.М. Биотехнология: учебник для высш. пед. проф. образова- ния . С. М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. Издательский центр «Академия», 2010. -256с.
7. Королева, А. Н. Вторая жизнь мусора. Переработка бытовых отходов / А. Н. Королева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 8 (298). — С. 32-34.
8. Нетрусов А.И. Экология микроорганизмов: Учеб. для студ. вузов / А.И. Нетрусов, Е.А. Бонч-Осмоловская, В.М. Горленко и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 272 с.
9. Рябов, Р. Г. Утилизация, переработка и захоронение отходов: Учеб. пособие / Р. Г. Рябов, М. С. Комиссаров, Е. П. Верховская, Г. Г. Рябов.- Тула: Изд-во Тул. гос. пед. ун-та им. Л. Н. Толстого, 2012.- 149 с.
10. Храмцов А.Г. Вторичные сырьевые ресурсы молочной промышленности и пути их рационального использования в условиях рыночной экономики. – Текст : непосредственный. Ставропольский государственный технический университет. Кафедра технологии молока и молочных продуктов. 1998г.
Интернет-источники:
11. https://www.studmed.ru/
12. https://ecoproverka.ru/utilizatsiya-othodov/
13. https://bezotxodov.ru/jekologija/pererabotka-othodov
14. https://www.solidwaste.ru/i/publ/1555/186_ignatev.pdf

Вопрос-ответ:

Зачем использовать биотехнологические процессы в переработке промышленных отходов?

Использование биотехнологических процессов в переработке промышленных отходов позволяет эффективно утилизировать отходы и сократить их негативное воздействие на окружающую среду. Биотехнология позволяет превратить отходы в полезные продукты или ресурсы, что способствует устойчивому развитию промышленности.

Какие типы промышленных отходов могут быть переработаны с помощью биотехнологических процессов?

Биотехнологические процессы могут быть использованы для переработки различных типов промышленных отходов, таких как отходы молочной промышленности, целлюлозно-бумажной промышленности и отходы после очистки воды. Каждый тип отходов требует своего подхода и методов переработки.

Как происходит переработка отходов молочной промышленности с использованием биотехнологических процессов?

Переработка отходов молочной промышленности с использованием биотехнологических процессов может включать ферментацию отходов для получения биогаза или биопродуктов, использование микроорганизмов для биологической очистки отходов или использование отходов в качестве субстрата для производства ценных продуктов, например, удобрений.

Как происходит биологическая очистка воды активным илом?

Биологическая очистка воды активным илом осуществляется путем использования специальных бактерий, которые разлагают органические загрязнения в воде. Активный ил является носителем этих бактерий и представляет собой смесь органического и неорганического вещества. Благодаря деятельности бактерий происходит очистка воды от загрязнений.

Каков процесс переработки отходов после очистки воды?

После очистки воды отходы могут быть дополнительно переработаны с использованием биотехнологических процессов. Например, органические отходы могут быть использованы в процессе биогазификации для получения биогаза. Также возможна переработка органических отходов в качестве субстрата для производства биопластиков или биоудобрений.

Какие типы промышленных отходов можно перерабатывать с использованием биотехнологий?

Биотехнологии могут использоваться для переработки различных типов промышленных отходов, таких как отходы молочной промышленности, целлюлозно-бумажной промышленности, а также для очистки воды от активного ила.

Какие биотехнологии используются в утилизации промышленных отходов?

В утилизации промышленных отходов широко применяются такие биотехнологии, как биологическая переработка, биологическая очистка воды активным илом и процесс переработки отходов после очистки воды.

Как происходит переработка отходов молочной промышленности с использованием биотехнологий?

Переработка отходов молочной промышленности с использованием биотехнологий включает в себя различные процессы, которые позволяют получить ценные продукты из молочных отходов, например, протеины и аминокислоты.

Что такое биологическая очистка воды активным илом, и как она применяется для переработки промышленных отходов?

Биологическая очистка воды активным илом - это процесс, при котором специальные микроорганизмы разлагают органические загрязнения в воде. Этот процесс может быть использован для переработки промышленных отходов, содержащих органические вещества, и очистки воды перед ее сбросом в окружающую среду.