Чистка сточных вод биотехнических производств
Чистка сточных вод биотехнических производств
О.В.Мосин.
Трудности Чистки СТОЧНЫХ ВОД БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Общая принципная схема хоть какого биотехнологического производства включает какой-нибудь биообъект (либо их ассоциацию) и питательную среду (культуральную жидкость, смеси, подлежащие обработке). Мотивированным продуктом оказывается или биомасса клеток (тканей), или метаболит. Потому, в каждом производстве отходом могут быть эти же составляющие — клеточки (ткани) и культуральные воды после извлечения из их подходящих метаболитов.
Если условно принять скорость удвоения каждой генерации, к примеру, микробной клеточки весом 4 •10 -10 мг, в течение 20 минут, то за двое суток появилось бы 2144 клеток либо, приблизительно, 8 * 10131 г, либо 8 * 10125 т. Данная величина приблизительно в несколько тыщ раз превосходит вес Земного шара. Но этого не происходит, так как в процессах био технологии на размножение биообъектов оказывают влияние многие причины, ограничивающие таковой безудержный прирост биомассы клеток. Но в случаях с созданием пенициллина расчеты подтверждают возможность получения 2 т сухого мицелия через ряд генераций пеницилла в течение 10—12 дней выкармливания при начальном засеве 10 -5 г спор гриба с доведением объема увлажненной культуры до 100 м 3.
Даже при использовании биомолекул (к примеру, ферментов) в иммобилизованном состоянии типичная двухкомпонентность системы сохраняется. Метаболиты будут в растворе, носитель с биомолекулами остается в жестком состоянии.
При наличии крупномасштабных биотехнологических производств появляются трудности общего и личного нрава. К ним можно отнести:
1) необходимость решения задач по экологическому выравниванию нагрузок, оказываемых созданием на окружающую среду:
а) вследствие безмерного употребления природной воды и настолько же безмерного количества выбросов во внешнюю среду; исключительно в индустрии расходуется приблизительно последующее количество воды (в литрах): на 1 т нефти — 10, на одну банку овощных консервов — 40, на 1 кг бумаги — 100, на 1 кг шерстяной ткани — 600, на 1 т сухого цемента — 3500, на 1 т стали — 20000, на 1 т сухих дрожжей — более 100000 л. воды и поболее 10 т пара; в США раз в год генерируется более 155 млн тонн городских сточных вод (данные на 1996 год), из их порядка 94 млн. т (65%) просто очищаемых биодеградацией; 23,2 млн. т (16%) — потенциально биодеградируемых и 27,6 млн. т (19%) — не поддающихся чистке при помощи био процессов (стекло, металлы, пр.);
б) вследствие угнетения и, даже, смерти естественных экосистем вокруг биотехнологических компаний либо выраженно неадекватное популяционное давление одних видов живых созданий на другие (к примеру, разрастание цианобактерий в водохранилищах); в) вследствие стрессовых нагрузок на людей, живущих поблизости больших биотехнологических компаний (выхлопные газы, шум, испарения, корпускулярные аллергенты в атмосфере и пр.).
2) необходимость сохранения воды, так как жизнь связана с водой. К огорчению, даже океаны преобразуются в наикрупнейшие сточные резервуары Земли. Для сопоставления можно именовать прежнее состояние вод и сейчас в озерах Ладожском, Байкале, в огромнейших реках нашей страны; сбросы с рыболовных кораблей, грязные пищеварительной палочкой, добиваются районов
Антарктиды;
3) борьбу с мусором и грязюкой, так как при их наличии восстанавливаются прерванные цепочки: мусор (грязь)-переносчики (крысы, мухи и др.) —заразные заболевания (чума, пищеварительные заболевания и др.);
4) борьбу с загрязнением воздуха, в который от компаний попадает тепло (равно как и в водоемы), водянистые, газообразные, твердые (пыль) отходы — меняется местный климат, а скопление СО2 в атмосфере от биотехнологических производств заносит собственный вклад в «термическую копилку» в глобальном масштабе;
5) регулирование народонаселения в разных регионах планетки Земля. Биотехнологические производства прямо либо косвенно нацелены на обеспечение здоровья людей. Все же, ни при помощи биотехнологии, ни при помощи сельскохозяйственных наук до сего времени не удалось стопроцентно решить делему дефицитности питания (либо даже голода) в почти всех странах мира. В то же время на Земле каждые две секунды рождается человек и через 20 лет ожидается возрастание народонаселения до 6 миллиардов. человек. Потому эффективность фитобиотехнологических производств, включая другие предприятия агропромышленных комплексов, должна значительно возрасти. При всем этом уже нереально прирастить нагрузку на почву пестицидами в целях борьбы за урожайность сельскохозяйственных культур. По общему обороту хим индустрии страны СНГ занимают 2-ое место после США. В текущее время в мире вырабатывается около 300 млн. т органических веществ, в том числе 1,2 млн. т. пестицидов, которые совместно с другими реактогенными хим субстанциями, попадающими в среду обитания человека, могут проявлять канцерогенное, мутагенное и токсическое действие. Так именуемые «кислотные дождики», выпадающие в разных географических регионах, негативно сказываются на всем живом.
Качество и количество отходов биотехнологических производств находится в зависимости от ряда обстоятельств, посреди которых можно именовать: нрав производства по номенклатуре выпускаемой продукции (к примеру, создание микробного белка, лекарств, витаминов, аминокислот, полисахаридов, ферментов и др.); особенности технологии производства — аэробное либо анаэробное культивирование биообъекта, в герметизированных либо негерметизированных биореакторах, в повторяющемся, полунепрерывном либо непрерывном режимах; объемы производства — малотоннажные (некие ферменты) и крупнотонажные (кормовые дрожжи); уровень проф подготовки кадров, занятых в биотехнологических производствах; культуру производства.
Количества отходов всех биопроизводств в мире громадны. Подсчитано, что на одну тонну лимоновой кислоты появляется 150—200 кг сухого мицелия Aspergillus niger и 7 м3 фильтрата. При выработке в мире порядка 30000 тонн в год лекарств плотные и водянистые отходы составляют только огромные величины. Так, с 1-го пятидесятикубового аппарата при производстве пенициллина может быть получено около 1 т мицелия в расчете на сухую массу. Применительно к всеохватывающей биотехнологии (микробной на базе госпредприятий), в связи с микробной переработкой стоков свинооткормочных комплексов показано, что каждый животноводческий комплекс (54—108—216 тыс. голов скота) раз в год производит соответственно 0,5—1—2 млн. м3 навозосодержащих стоков. Из 1,5 миллиардов. т отходов животноводства, получаемых каждый год в нашей стране, большая часть попадает в открытые водоемы, загрязняя окружающую среду. Вот почему неоспоримым является утверждение о том, что от состояния среды почти во всем зависит выживание населения земли. Наука о биологии среды именуется экологией (от греч. oikos — дом, жилье, logos — учение). Она посвящается исследованию био систем надорганизменного уровня; другими словами, экология — это совокупа либо структура связей меж организмами и их средой. Ее подразделяют на аутоэкологию и синэкологию. 1-ая изучает отдельные виды либо организмы и их среду обитания, 2-ая — группы организмов в ассоциациях, составляющих определенные единства во наружной среде.
При общей связи всего живого на земле биотехнолог должен обеспечивать безотходность биотехнологических производств во имя поддержания обычной экологической ситуации (в месте производства и на расстоянии). Неограниченное истощение аква ресурсов земли и ее непрекращающееся загрязнение могут привести население земли к трагическому концу. Потому в любом производстве, в том числе — биотехнологическом, должны употребляться экосистемные (целостные) подходы, лозунг которых: «Получай, бери, но не вреди Природе, частью которой ты являешься!».
Необоснованно огромные количества отходов в производстве — это означает большая утрата ресурсов, потому что отходы часто представляют собой ресурсы, оказавшиеся не на своём месте. Это приводит к ухудшению состояния здоровья людей (в особенности в больших промышленных центрах).
Обезвреживание отходов биотехнологических производств
Отходы биотехнологических производств относятся, обычно, к типу разлагающихся в природных критериях под действием разных причин (био — минерализация с ролью микробов, хим — окисление, физико-химических благодаря всеохватывающему воздействию, к примеру, лучистой энергии и хим веществ).
Плотные отходыв биотехнологических производствах представляют собой: микробную массу, отделяемую от культурального фильтрата, поступающего на следующие стадии выделения мотивированного продукта; шламы (от нем. Schlamm — грязь); растительную биомассу после экстракции из нее действующих веществ (а в случае суспензионной культуры, продуцирующей метаболит в питательную среду, отходом являются клеточки); остатки куриных зародышей при культивировании, к примеру, вируса гриппа; некие тканевые культуры млекопитающих; осадки из сточных вод (ил). Подсчитано, что в коммунальных очистных сооружениях сточные воды от 1-го горожанина образуют за год около 500 л. ила со средней влажностью 5%. Если городское население в стране составляет 100 млн. человек, то за год накопится 47,5 млн. м3 такового ила. Если сюда приплюсовать практически такое же количество промышленных осадков, включая плотные отходы биотехнологических производств, то нужно приложить огромные усилия и средства для обезвреживания их либо утилизации.
Отлично освоенными биотехнологическими производствами в почти всех странах мира являются промышленные методы получения пива, дрожжей, вин и др. На примере только пивоварения можно указать, что плотными отходами тут являются дрожжевые клеточки (0,25—0,40 кг на 1 гл. пива), солодовая и хмелевая дробины, белковый осадок из сепараторов. Остатки хмеля (хмелевая дробина) и белка содержат горечи, из-за которых они не употребляются в качестве добавок к рационам кормов для животных. Потому такие остатки или сжигаются (что невыгодно), или передаются на био обезвреживание.
При хороших средах и аэрации биомасса клеток нитчатых грибов и дрожжей может составить 2,5% в пересчете на сухую массу, при этом, около 50% в ней приходится на белки.
В спиртовом производстве отходом является барда, состав которой находится в зависимости от свойства применяемого сырья (зерно, картофель). Чисто усредненные данные по основному составу зерно-картофельной барды представляются последующими: вода — 91— 93%, сухой остаток — 7—9%, в составе которого зольность составляет от 6 до 12%, общий азот 21—23%, липиды — 2—8%, целлюлоза— 9—10%, безазотистые экстрактивные вещества — 50—59%. Отжатая либо высушенная барда употребляется в качестве добавок к корму для сельскохозяйственных животных.
В производстве этанола, пива, хлебного кваса употребляют солод — пророщенное зерно (ячмень, овес, просо, пшеница, рожь — на спиртовых заводах; ячмень — на пивоваренных заводах; рожь и ячмень — в производстве кваса). В процессах получения солода образуются отходы в форме очисток, сплава, солодовых ростков, которые с фуррором употребляются в животноводстве, также в целях получения ряда на биологическом уровне активных веществ (сначала — ферментов из солодовых ростков).
Качество плотных отходов диктует выбор способа их обеззараживания. Так, патогенные бактерии — продуценты сильных ядовитых веществ (токсинов) должны быть обезврежены стопроцентно, и, потому более действенный метод для этого — сжигание. Если отходом является биомасса клеток стрептомицетов, то их довольно уничтожить нагреванием с следующим вывозом на фермы, где она может добавляться в корм скоту (к примеру, уплотненный отход в производстве тетрациклиновых лекарств, содержащий белки и витамин B12), вноситься в почву в качестве органического удобрения; можно передавать на общегородские очистные сооружения, также на метановое брожение.
Если по технологической схеме плотные и водянистые отходы подаются в воду в виде смешанного стока, то сначала производят грубое разделение первых от вторых, потом создают отжим воды с следующей передачей уплотненной биомассы клеток на обезвреживание вышеуказанными способами.
Аналогичным образом подходят к плотным отходам растительного либо животного происхождения — ядовитые из их сжигают, не ядовитые, по способности, посылают на утилизацию.
При обезвреживании плотных отходов в микробиологических производствах только убиванием нужно подразумевать антигенные особенности таковой микробной биомассы (способность вызывать образование антител in vivo) — в любом случае нужно исключить сенсибилизирующее (от лат. sensibilis — чувствительный) действие ее на макроорганизм во избежание появления аллергических болезней.
В аэротенках очистных сооружений, где происходит обезвреживание водянистых отходов, лимитирующими факторами выступают приемущественно качество и площадь био пленки, состоящей из микрои макрофлоры, микрои макрофауны. В этой связи нужно быть убежденным, что привносимые плотные отходы, богатые органическими субстанциями, не приведут к ухудшению работы аэротенков.
При анаэробном метановом брожении фактически любые органические вещества (кроме лигнина) могут выступать субстратами, трансфррмирующимися до метана и диоксида углерода. Метан употребляют в качестве горючего, углекислоту — в пищевой индустрии в виде «сухого льда». Остающийся плотный остаток после метанового брожения (приблизительно 40% от начального количества) представляет собой дерн, который употребляют в качестве удобрения при возделывании сельскохозяйственных культур растений. По приблизительным расчетам (Е. С. Панцхава, 1987; А. X. Авизов, Ю. В. Синяк, 1987), переработка органических отходов в нашей стране могла бы дать 37 млн. т условного горючего в год. На наикрупнейшей в стране Столичной очистной станции ежесуточно перерабатывается 28 тыс. м3 активного ила с получением 700 тыс. м3 биогаза.
Водянистые отходы в биотехнологических производствах довольно многообразны по собственному составу. Это разъясняется неполным внедрением биообъектами компонент, входящих в состав питательных сред; наличием веществ (не считая мотивированных метаболитов), секретируемых клеточками; присутствием растворителей, применяемых, к примеру, для экстракции конечных товаров, и т. д. К примеру, сульфитные щелока, образующиеся на предприятиях целлюлозно-бумажной индустрии в итоге гидролиза древесной породы и применяемые для выкармливания кормовых дрожжей. Они содержат в среднем 50—60% суль-фоната лигнина, 7—8% сладких сульфокислот, около 18% разных сахаров, 10% диоксида серы, 8% солей кальция. После значимого удаления сульфита и подготовки щелока (разбавление, внесение неких питательных ингредиентов) его употребляют для выкармливания приспособленной расы дрожжевых организмов. Образующаяся клеточная масса тут является мотивированным продуктом, а отходом — культуральная среда после отделения дрожжей.
Водянистые отходы дрожжевых заводов, где создают дрожжи на мелассном сусле, содержат органические и минеральные вещества (мг/л): этанол — 0,45, углеводы (в том числе — сбраживаемые) — 1,0, общий азот — 0,8, азот неорганический — 0,13, зольные элементы — 5,4. ВПК таких отходов составляет около 20000 частей О2 на 1 млн., другими словами приблизительно столько, сколько и ВПК для канализационных вод. Отходы, образующиеся от 1000 т мелассы, соответствуют бытовым стокам городка с популяцией около 0,5 млн. обитателей. Подобные водянистые отходы подвергают микробиологической обработке (анаэробной либо аэробной).
Сточные воды бродильных компаний неравноценны. Так, одни из их могут быть названы условно незапятнанными, так как они практически не отличаются от потребляемой в производстве природной воды (конденсаты, вода из теплообменников). Другие воды являются грязными неорганическими и органическими примесями, попадающими 1) от сырья (загрязнения при транспортировке, мойке картофеля, свеклы), 2) от оборудования (мойка технологической аппаратуры). Незапятнанные воды могут быть применены повторно в технологических процессах, или ориентированы в незапятнанные водоемы; грязные воды высвобождают от механических примесей, а потом направляют на обезвреживание.
В производстве лекарств, не считая воды, употребляют углеводы и углеводистые продукты, масла, соевую муку, кукурузный экстракт, нитраты, соли аммония, серои фосфорсодержащие соединения, вероятные предшественники лекарств (к примеру, амид фенилуксусной кислоты в качестве предшественника пенициллина; н-пропанол в качестве предшественника эритромицина и т. д.), неорганические кислоты и щелочи, органические экстрагенты и пр.
Отличительной особенностью биотехнологических процессов, основанных на выделении метаболитов из культуралъных жидкостей, является неравновесное соотношение мотивированного продукта и воды (водянистой среды), в какой он содержится (почаще — 1:100, 1:200, другими словами 1%, 0,5% и наименее). В схожих производствах количество водянистых отходов приметно больше, чем плотных. Если последние содержатся в осязаемых количествах в сточной воды, то их отделяют, отжимают и обезвреживают (см. плотные отходы).
Сточные воды на госпредприятиях содержат 1—2% органических веществ и 98—99% воды. При использовании микробной обработки таких стоков в аэротенках (к примеру, с ролью сапрофитных микробов из рода Arthrobacter, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia и неких других) можно получать ценные микробные удобрения.
Зависимо от свойства сточных вод вероятна также их чистка до целесообразного уровня (к примеру, получение обратной воды, реализуемой повторно в том же биотехнологическом производстве). На рисунке ниже представлена схема био чистки сточных вод.
Рис. Схема био чистки сточных вод (из книжки Н.П. Елинова “Базы биотехнологии”, СПб, Наука, 1995)
Растворенные органические вещества можно удалять при помощи активного ила в аэротенках либо при аэробной обработке, на био капельных фильтрах; нитраты обезвреживают при помощи микробов-денитрификаторов (Pseudomonas spp., Вас. lichemformis, Paracoccusdenitrifleans, Thiobacillusdenitrifleans), соли фосфорной кислоты коагулируют и осаждают. Вновь образующиеся твердые (плотные) осадки концентрируют, обезвоживают (фильтрованием, центрифугированием, отстоем на песочном слое), а потом сжигают, или употребляют в качестве удобрения.
При чистке сточных вод до уровня незапятанной воды можно выделить последующие фазы: отделение больших, просто осаждающихся частиц и масляных пленок (грубая чистка), отделение суспендированных частиц и растворенных органических веществ (равномерно узкая чистка), и, в конце концов, отделение всех других примесей (узкая чистка). При грубой чистке воды отделяются частички размером 100 мкм и поболее, при равномерно узкой — от 1 мкм до 100 мкм, при узкой — от 0,1 нм до 1 мкм.
Узкой чистки сточных вод поочередно добиваются при помощи фильтрации через песочные слои, хлорирования, фильтрации через активированный уголь, упаривания (жидкостной экстракции, вымораживания, оборотного осмоса), ионного обмена. Если в эту фазу образуются осадки (плотные вещества), то их присоединяют к другим осадкам и обрабатывают как сказано выше.
Во всех случаях организации биотехнологических производств нужно предугадывать раздельные системы стоков — технологических и коммунальных. На данном шаге развития биотехнологических производств далековато не всегда используют не только лишь узкую чистку сточных вод, но, более того, известны случаи, когда необработанные стоки от промышленных компаний поступают конкретно в водоемы либо в почву. В схожих случаях тяжело сохранять био равновесие в водоеме — заместо незапятанной и прекрасной реки, к примеру, может сформироваться мертвенный, грязный поток воды, попадающий в еще больший водоем (озеро, море), где так же могут происходить губительные конфигурации.
Био равновесие в природном («живом») водоеме нарушается за счет последующих причин:
1) конфигурации степени аэрации воды,
2) возрастания уровня органических субстратов,
3) конфигурации количества неорганических веществ (фосфор, сера),
4) конфигурации рН,
5) конфигурации температуры.
Степень аэрации воды приметно миниатюризируется при попадании в нее стоков, содержащих разные вещества, способные «всасывать» растворенный в воде кислород, по другому говоря, способные окисляться.
Маслянистые отходы могут на физическом уровне мешать проникновению кислорода в водоем. Органические вещества также нуждаются в завышенных количествах растворенного кислорода, идущего на их минерализацию. В таковой ситуации органические структуры соперничают с рыбами и другими аква жителями за таковой кислород, но так как поступление грязных сточных вод может быть практически непрерывным, то живы существа не выдерживают этой «конкурентноспособной борьбы» и гибнут.
Поступление в водоемы огромных количеств фосфора и серы приводит в конечном итоге к такому же плачевному итогу — образуются плохо растворимые либо нерастворимые осадки фосфорных солей и сульфидов [Са2(НРО4)2, Са3(РО4)2; MeS], по этому выводятся из круговорота такие элементы-органогены как фосфор и сера.
Физиологические значения рН и температуры отлично известны для разных групп организмов. К примеру, большая часть микробов лучше обитает в аква средах с рН 7,3—7,5; большая часть грибов — при рН 5,6—6,5; лучшая температура для роста мезофильных микробов соответствует 20—40°С с колебаниями в границах от 10° до 50°С, и т. д. Холоднокровные животные относятся к пойкилотермным организмам (от греч. poikilos — разный, terme — тепло), тогда, как теплокровные животные — к гомойотермным (от греч. omoios — схожий, однообразный) организмам.
Исходя из приведенных данных, можно представить реакцию микрои макрофлоры, микрои макрофауны на непрерывные температурные конфигурации либо конфигурации рН сферы обитания. В таких ситуациях обычные жители водоема гибнут или из-за популяционного довления одних видов над другими, или вследствие невыносимости экстремальных (от лат. extremus — последний) критерий жизни.
Растворимость незапятнанного кислорода в воде составляет 48 частей О2 на 1 млн. частей Н2О при 14°С. При таковой же температуре и насыщении воды воздухом (содержание О2 в воздухе 20,9%) растворимость кислорода составляет около 10 частей на 1 млн. В естественных водоемах растворимость оказывается еще меньше. К примеру, в морской воде с соленостью 3,4% растворяется 80% О2 от растворенного в незапятанной воде, другими словами 38,4 части на 1 млн.
Экстраполируя эти данные в пересчетах на концентрации других веществ, можно предсказывать утраты растворенного кислорода в естественных водоемах, куда сбрасываются стоки от биопроизводств, содержащие органические и неорганические примеси. Все это негативно сказывается на аква экосистемах. К тому же из-за многокомпонентности стоков, проблем определения каждого компонента прибегают к анализу плотных остатков, общего азота, органического углерода и биохимической потребности кислорода (ВПК5). Делая упор на фактические данные, приобретенные в итоге проведенных анализов, выдают советы по обработке водянистых стоков. ВПК5 значит количество потребляемого растворенного кислорода при инкубации стоков в течение 5 дней и температуре 20°С. Растворенный кислород определяют разными способами — хим, биологическим либо физико-химическим. ВПК5 можно выразить в мг О2 на 100 мл либо на 1 л пробы, в частях на 1 млн в мл О2 на 1 л пробы при О°С и 1,01 * 105 Па. Если, к примеру, ВПК воды больше 10 частей на 1 млн., то она неприменима для использования человеком. ВПК для неочищенных стоков в производстве пенициллина 32000 частей на 1 млн.
Грязные воды и промышленные стоки должны проходить обработку на предмет обезвреживания и чистки перед поступлением их в природные водные резервуары. Наличие в стоках (воде) ингибиторов либо токсических веществ для микробов негативно сказывается на корректности измерения ВПК5, а в случае попадания таких стоков в аэротенки либо природные накопители, содержащие микрофлору и микрофауну, происходит нарушение процесса их обезвреживания. Из разных токсических веществ и ингибиторов можно именовать соли томных металлов, поверхностно-активные вещества (ПАВ), фенольные соединения и др. Томные металлы необратимо ингибируют ферменты вследствие блокады тиольных групп.
В порядке понижения активности, к примеру, в отношении микромицетов металлы можно расположить в последующем порядке: Аg > Нg > Сu > Cd > Сr > Ni > Pb > Co > Zn > Fe. Начиная с 1949 г. (в странах Западного полушария) и несколько позднее (в нашей стране и неких государствах Востока), промышленное создание ПАВ развивалось только стремительно — многие из их были включены в состав моющих средств. По заряду их подразделяют на катионные, анионные, амфотерные и неионогенные. Катионные ПАВ содержат гидрофобный радикал типа алифатической цепочки предельных углеводородов, бензольного либо нафталинового кольца с алкильным остатком, также положительно заряженную гидрофильную группу, к примеру, четвертичного аммония, сульфония, фосфония, арсония, йодония. Из их обширно известны на практике хлоргексидин биглюконат, цетавлон и другие. Катионными ПАВ являются циклопептидные лекарства (грамицидин С, полимиксин В, циклоспорин А.
К анионным ПАВ относятся структуры, схожие с катионными ПАВ в гидрофобной части, но имеющие негативно заряженную группу — карбоксильную, сульфатную, сульфонатную, фосфатную. По объему производства они занимали (и еще пока занимают) ведущее место посреди всех ПАВ.
Доступность ПАВ для деградации микробами определяется природой. Так, если алифатическая (гидрофобная) часть будет в виде неразветвленной цепи, то такое анионное ПАВ подвержено более глубочайшей деградации, чем такое же ПАВ, но с разветвленной цепью. Зависимо от нрава гидрофильной группы в замещенных бензолах бактерии активного ила по-разному разрушают эти структуры. «Биологическую податливость» таких веществ можно расположить в последующем порядке:
С6Н5ОН > СбН5СООН > C6H5NH2 > С6Н5S03Н.
К числу амфотерных ПАВ относятся такие структуры, у каких гидрофильная часть представлена катионной и анионной группами сразу. Таким является, к примеру, амфолан.
[СН3-(СН2)11-NH-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH-CH2-COOH] HCI
Амфолан (хлоргидрат алкилдиаминоэтилгпицина)
Они меньше других ПАВ употребляются на практике, и потому не появляется особенных заморочек с их обезвреживанием.
Неионогенные ПАВ типа спанов и твинов, изменяют поверхностное натяжение на границе раздела фаз «жидкость-твердое тело» (применительно к сточным водам), но они не владеют выраженным гибельным действием в отношении разных организмов, но очень изменяют водные среды по качеству (ценообразование) и по ВПК. Спаны — это сложные эфиры жирных кислот и спирта сорбита: НОН2С—(СНОН)4—CH2OCOR, где R — остаток жирной кислоты. Твины являются сложными эфирами ангидро-сорбита и жирных кислот, алкилированные окисью этилена.
Фенольные соединения типа карболовой кислоты и ее аналогов также являются токсическими структурами сточных вод и уже в концентрации 1-2% коагулируют белки, а в более больших проявляют гидролитический эффект.
Токсические вещества и ПАВ в сточных водах должны быть исключены либо неоднократно уменьшены по собственному количественному содержанию усилиями промышленных обществ, другими словами за счет внедрения новых технологий либо совершенствования имеющихся, благодаря которым отходы производства не будут поступать в общегородские и другие стоки и негативно оказывать влияние на природные экосистемы.
Таким макаром, обработка отходов сточных вод может быть условно подразделена на 4 стадии:
1) разрушение сложных белковых комплексов (приемущественно — их конъюгатов) до обычных растворимых веществ и отделение их от нерастворимых субстанций,
2) разжижение и анаэробная обработка нерастворимого остатка при помощи соответственных микробов,
3) трансформация органического азота до аммиака (аммонификация) с следующим окислением аммония до нитратов,
4) перевоплощение органического углерода в диоксид углерода.
В этих стадиях (в большей степени — в первой, третьей и четвертой) реализуется биохимическая схема обработки отходов сточных вод.
Литература:
Н.П. Елинов “Базы биотехнологии”, СПб, Наука, 1995.
Лиепиньш Г. К., Дунцэ М. Э. Сырье и питательные субстраты для промышленной биотехнологии. Рига, Зинатне, 1986.
Муромцев Г. С., Бутенко Р. Г., Тихоненко Т. И., Прокофьев М. И. Базы сельскохозяйственной биотехнологии. М., ВО Агропромиздат, 1990.
Промышленная микробиология. Под общей ред. Н. С. Егорова. М., Высшая школа, 1989.
Сассон А. Биотехнология. Свершения и надежды. М., Мир., 1987.
Седоватых Н. В., Кристапсонс М. Ш. Контроль свойства в биотехнологии. Рига, Зинатне, 1990.