Криобиологические сосуды - Сосуды Дьюара. Анаэробное разложение органических

Цель. Анаэробное сбраживание используется в промышленности для обращения с отходами с высоким ХПК и как процесс обработки осадков сточных вод после аэробной очистки сточных вод. Производство биогаза с помощью контролируемого анаэробного сбраживания является одним из основных преимуществ процесса.

Принцип действия. Анаэробное сбраживание включает в себя бактериальное разложение органического материала при (относительном) отсутствии кислорода. Одним из основных ограничений процесса анаэробного сбраживания является невозможность разложения лигнина (основного компонента древесины). В этом состоит противоположность процессу аэробного биоразложения.. Потоки поступающего сырья и продуктов.Анаэробные процессы можно использовать для непосредственной переработки жидких отходов, активного ила, образующегося на ранней аэробной стадии, органических твердых веществ и осадков. Включение другого исходного сырья, такого как осадки сточных вод изменяет образующийся остаток сбраживания. Однако важно отметить, что смешивание бытовых отходов с этим исходным сырьем улучшает экологические и экономические аспекты процесса и уже применяется на ряде установок (особенно совместного сбраживания с навозной жижей и навозом на небольших установках на фермах).

В этом процессе углерод из поступающей органики в основном преобразуется в метан и диоксид углерода, а затем выделяется в виде биогаза, которые можно сжигать с производством энергии или сжигать на факеле для ослабления выбросов летучих органических соединений. Отношение метана к диоксиду углерода будет меняться с изменением потока отходов и температуры системы. Система нуждается в сбалансированной подаче исходного сырья для доведения до максимума образования метана. Установки целенаправленно используют отходы, богатые углеродом, которые используют имеющийся азот (и, вероятно, дополнительно требующийся за счет биоаугментации).

Процесс анаэробного сбраживания приводит к образованию метана, с теоретическим образованием 348 нм3/т ХПК. Обычно при анаэробном сбраживании при переработке биологических муниципальных отходов образуется 100-200 нм3/т ХПК. Образование биогаза очень чувствительно к исходному сырью, обнаружены на одной установке колебания от 80 до 120 нм3 в зависимости от поступающих отходов. Биогаз можно использовать для производства электроэнергии (для внутреннего потребления или для экспорта), его можно сжигать в котлах для получения горячей воды и пара для промышленных целей, и его можно также использовать в качестве альтернативного топлива в автомобилях малой и большой грузоподъемности. Типичный состав биогаза: 55-70% метана, 30-45% диоксида углерода и 200-4000 частей на млн. сульфида водорода.

Полутвердый остаток, под названием остаток сбраживания, подвергается дальнейшей переработке обычно с помощью аэробного сбраживания. В некоторых странах разрешено непосредственное применение остатка сбраживания на сельскохозяйственных землях в определенных обстоятельствах (например, в Швеции, Дании). Риск применения остатка сбраживания на почве, главным образом, вследствие наличия тяжелых металлов, обычно контролируется национальным законодательством в различных странах ЕС. Так же как и основной продукт процесса, т.е. твердый остаток сбраживания, имеются также небольшие количества дополнительного щелочного раствора, который можно подвергнуть обезвоживанию для получения жидкого удобрения или направить на установку для очистки сточных вод (часто с последующим отделением части твердых веществ).

Описание процесса. Основными переменными процесса являются методы контактирования отходов с биомассой (микробами), влагосодержание отходов (например, отходы жидкие, в вде суспензий или твердые), а также метод и степень аэрации. Анаэробное сбраживание обычно состоит из следующих стадий:

Механическая подготовка. Для того, чтобы улучшить процесс сбраживания, такие материалы как пластик, металлы и компоненты большого размера удаляются из перерабатываемых отходов. Отделение можно проводить во влажных или сухих условиях. После этого используется дополнительный процесс уменьшения размеров отходов для создания более однородного материала, что помогает ферментации и облегчает переработку. Уменьшение размеров можно осуществлять с помощью шнека, дробления, обработки в барабане, протирочной машины или шредера.

Сбраживание. Имеется ряд различных методов, используемых для эффективного сбраживания. Они обычно различаются на основе рабочей температуры (термофильные установки работают примерно при 55оС (50-65оС), а мезофильные – при 35оС (20-45оС) и процента сухого вещества в исходном сырье (например, сухие системы с 30-40% сухого вещества, влажные системы с 10-25% сухого вещества). Вообще говоря, чем выше температура, тем быстрее идет процесс, но термофильный процесс может быть труднее для контроля, и потребуется больше биогаза для поддержания требуемой температуры.

Применение. Установки для анаэробного сбраживания в настоящее время используются для муниципальных отходов (в особенности биоотходов, разделенных в источнике образования), но испытываются также для обработки опасных отходов. На некоторых установках анаэробного сбраживания на очистных сооружениях резервные мощности используются для ряда промышленных неопасных отходов. Анаэробное сбраживание муниципальных отходов имеет практику коммерческого использования около 10 лет (преимущественно, в Германии, Нидерландах и Дании). Имеются разработки в Испании, Португалии и Бельгии. Также данный метод используется в ограниченной степени в других странах, таких как Швеция, Соединенное Королевство и Франция.

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

В состав целлюлозы входит более 50% всего органического углерода

Именно разложение целлюлозы обеспечивает возврат углекислого газа в атмосферу

Разложение происходит путем ферментативного гидролиза в несколько стадий.

Под действие фермента целлюлазы нерастворимая в воде целлюлоза превращается в целлобиозу. Далее целлобиоза ферментом бетта-гликозидазой расщипляется до глюкозы

В аэробных условиях глюкоза окисляется до углекислого газа и воды, а в анаэробных сбраживается с обр органических кислот (уксусная, янтарная, молочная, муравьиная), этилового спирта и газов (углекислый и водород)

Аэробы в кислых лесных почвах, разложение лесной подстилки ведут грибы (р. Триходерма, хаетомиум, фузариум, пеницилум) в степных и луговых миксобактерии (архангиум и полиангиум), цитофаги (цитофага, спороцитофага) бактерии (вибрио, ахромобактер, псевдомонас, бациллюс), актиномицеты (стрептомицеты)

Анаэробы – только бактерии (клостридиум омелянского –выделен олелянским в 1902г. Тонкая длинная палочка, спора на конце клетки-барабанная палочка, температура оптимум при 30-40; клостридиум термоцеллум-термофил при температуре 60-65) в кишечнике у жвачных животных руминококкус флавефацеис и клостридиум целлобиопарум

К особенностям цикла углерода можно отнести ведущую сопряженную роль живых организмов в его реакциях, в первую очередь фотосинтезирующих организмов (растений и микроорганизмов), образующих органическое вещество (продукция), и микроорганизмов, разлагающих его и возвращающих СО2 в круговорот углерода (деструкция). Процессы минерализации органического вещества происходят как в аэробных, так и в анаэробных (метаногенез) условиях.

Круговорот углерода начинается с фиксации СО2 зелеными растениями и автотрофными микроорганизмами

Образовавшиеся в процессе фото- и хемосинтеза углеводы или другие углеродсодержащие органические соединения частично используются этими же организмами для получения энергии, при этом СО2 (продукт реакций окисления) выделяется в среду. Часть фиксированного растениями углерода потребляется человеком и животными, которые выделяют его в форме СО2 в процессе дыхания. Углерод, образующийся в результате разложения отмерших растений и животных, окисляется до СО2 и тоже возвращается в атмосферу.

Ведущая роль в возвращении углерода в атмосферу принадлежит микроорганизмам. В процессе дыхания и брожения они разлагают самые разнообразные органические вещества. Более доступными являются углеродсодержащие соединения, растворимые в воде (углеводы, спирты и др.). Но в естественных условиях – в почве и воде – в гораздо большем количестве встречаются труднорастворимые соединения углерода, такие как крахмал, пектиновые вещества, целлюлоза, лигнин. В них сосредоточена основная масса углерода. Разложение их начинается с гидролиза, в результате чего образуются более простые соединения типа углеводов.

Дальнейшее превращение данных соединений осуществляется в реакциях дыхания или брожения.

В аэробных условиях очевидна связь между процессами образования органического углерода, выделения О2 и потребления СО2

Необходимо обратить внимание и на то, что примерно 1 % минерализованного углерода поступает в биосферу в виде метана биогенного происхождения. Это количество постоянно возрастает, что сказывается и на увеличении в атмосфере содержания так называемых парниковых газов.

CO2 фиксируется автотрофами->С органический (растворимые-гемицеллюлоза, сахара; нераств-крахмал, пектин, смолы, воска, целлюлоза, пектин разлагается пектинэстеразой на протопектин и пектиновую кислоту; особо трудно растворимые-лигнин –разлагают псевдомонады, артробактер до простых ароматич соед. фермент-полифенолоксидаза)->мономеры->метаногенные археи CH4 ->метилатрофные бактерии (метанол до CO2)->CO2

Анаэробное разложение разложение без кислорода. Данное разложение происходит обычно в болотах. Без кислорода разложение длится дольше, чем с ним. Когда животное или растение погибают в болоте от нехватки кислорода, то они начинают… … Википедия

Анаэробное разложение - процесс биотермического распада органического вещества бытовых отходов под воздействием микрофлоры без доступа воздуха. Выделяют 4 фазы: анаэробное разложение без выделения метана (кислое брожение) первые 15 дней после укладки отходов; с… … Официальная терминология

анаэробное разложение - — Тематики нефтегазовая промышленность EN anaerobic decomposition … Справочник технического переводчика

анаэробное разложение - anaerobinis skaidymas statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Biologinis skaidymas veikiant mikroorganizmams, kurių gyvybinei veiklai nereikia deguonies (anaerobams). atitikmenys: angl. anaerobic decomposition; anaerobic degradation … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

анаэробное разложение (биогазификация) - 3.3 анаэробное разложение (биогазификация): Биологическое разложение органических веществ какого либо материала в отсутствие потребления свободного кислорода или воздуха в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, способных выживать за счет… …

ГОСТ Р 54533-2011: Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Руководящие принципы и методы утилизации полимерных отходов - Терминология ГОСТ Р 54533 2011: Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Руководящие принципы и методы утилизации полимерных отходов оригинал документа: 3.3 анаэробное разложение (биогазификация): Биологическое разложение органических веществ… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

У этого термина существуют и другие значения, см. Гниль. Гниющая рыба Гниение (аммонификация) процесс разложения азотсодержащих органических соединений (… Википедия

Птичий помёт продукт жизнедеятельности птиц, выделяется из клоаки в момент дефекации. Ценное сильнодействующее удобрение. Обычно в качестве удобрения используется помет кур, уток, голубей и гусей. Максимально эффективным удобрением является … Википедия

Биологический процесс преобразования мертвого органического материала микроорганизмами под воздействием кислорода и с малым количеством воды (аэробное разложение) или без кислорода и в присутствии большого количества воды (анаэробное разложение) … Экологический словарь

МЕТАНОВОЕ БРОЖЕНИЕ - МЕТАНОВОЕ БРОЖЕНИЕ, анаэробное разложение органических веществ, связанное с выделением метана (см. Болотный газ). М. б. клетчатки осуществляется в природе в громадном масштабе. Оно происходит всюду, где скопляются в большом количестве раститель… … Большая медицинская энциклопедия

Анаэробный ферментативный окислительно восстановит. процесс превращения органич. веществ, посредством к рого организмы получают энергию, необходимую для жизнедеятельности. По сравнению с процессами, идущими в присутствии О2, Б. эволюционно более… … Биологический энциклопедический словарь

Процесс биотермического распада органического вещества бытовых отходов под воздействием микрофлоры без доступа воздуха. Выделяют 4 фазы: анаэробное разложение без выделения метана (кислое брожение) первые 15 дней после укладки отходов; с… … Официальная терминология

Молочнокислое брожение - процесс анаэробного окисления углеводов , конечным продуктом при котором выступает молочная кислота .

Типы молочнокислого брожения:

Гомотерментативное – при котором из глюкозы образуется только молочная кислота.С6Н12О6=2СН3СНОНСООН

Гетероферментативное - когда из глюкозы кроме молочной к-ты получаются этанол и диоксид углерода.С6Н12О6СН3СНОНСООН + СН3СН2ОН+СО2

Брожение, вызываемое бифидобактериями – бифидоброжение , при котором из глюкозы образуется ацетат и лактат.2С6Н12О6=3СН3СООН+2СН3СНОНСООН

Молочнокислое брожение используется для консервации продуктов питания (за счет ингибирования роста микроорганизмов молочной кислотой и понижения рН) с целью длительного сохранения (пример- квашение овощей, сырокопчение), приготовлении кисломолочных продуктов (кефира , ряженки , йогурта , сметаны ), силосовании растительной массы, а также биотехнологического способа производства молочной кислоты.

22. масляно кислое брожение .

Возбудитель - строгие аэробы, подвижные палочки с клостридиальным или плектридиальным типом спорообразования. Подразделяют на истинное (брожение глюкозы, крахмала), ацетонобутиловое и брожение пектиновых в-в. Маслянокислые бактерии широко распростронены в почве (в 90% почвенных образцов), навозе, загрязненых водоемах, на разлагающихся растительных остатках, в молоке,на поверхности растений и др. Энергетическим материаломдля масленнокислых бактерий служит крохмал, водорастворимые углеводы типа декстринов, ди- и моносахоров, орг кислоты, характерная особенность бактерий - способность накапливать в клетках гранулезу перед образованием спор. Предсатвители - clostridium butyricum. Масленокислое брожение нчинается с трмнсформации сахаров в пируват по пути Эмбдена-Мейергофа-Парнаса. Конецные продукты из пирувата образуются в цепи последовательных реакций, катализируемый несколькими верментными системами. Среди масленокислых бактерие есть мезофильные и термофильные формы. Кроме того, род Clostridium включает и патогенние, и сапрофитные виды. Маслянокислое брожение - не всегда желательный процесс. Например, при его развитии в заквашиваемых кормах белковая часть корма разлагается, а накопившаяся масляная кислота придает продукту неприятный запах. Вместе с тем для некоторых промышленных требуется чистая масляная кислота. Ее получают на заводах, спациально сбраживая подготовленные среды чистой культурной маслянокислых бактерий. Образовавшуюся кислоту отделяют и точищают химическим методом.

24. Аэробное и анаэробное разложение целлюлозы бактериями

Разложение целлюлозы в анаэробных условиях. В анаэробных усло виях целлюлозу расщепляют чаще всего мезофильные и термофильные клостридии. Термофильный вид Clostridium thermocellum растет на про стых синтетических средах, используя в качестве субстрата целлюлозу или целлобиозу, а в качестве источника азота-соли аммония; глюкозу и многие другие сахара эта бактерия не утилизирует. Продуктами сбра живания целлюлозы являются этанол, уксусная, муравьиная и молочная кислоты, молекулярный водород и С0 2 . Вне клеток целлюлоза расще пляется, вероятно, только до целлобиозы. К сходным продуктам приво дит сбраживание целлюлозы мезофильным видом Clostridium cellobioparum. Длинная палочкаBacillus dissolvens ведет себя подобно упомянутым выше видам Cytophaga: клетки этой бактерии тесно приле гают к волокнам целлюлозы и не выделяют в среду целлюлазы.

В аэробных условиях значительная роль в разложении целлюлозы принадлежит грибам. Они в этом отношении эффективнее бактерий, особенно в кислых почвах и при разложении целлюлозы, инкрустированной лигнином (древесины). Большую роль играют в этом процессе представители двух родов -Fusarium иChaetomium. Целлюлозу расще пляют также Aspergillus fumigatus, A. nidulans, Botrytis cinerea, Rhizoctoniasolani, Trichoderma viride, Chaetomium globosum и Myrothecium verrucaria. Три последних вида служат тест-организмами для выявления распада целлюлозы, а также при испытании средств, применяемых для пропитки различных материалов с целью предохранить их от действия микроор ганизмов, разлагающих целлюлозу. Грибы образуют целлюлазы, ко торые можно выделить из мицелия и из питательной среды.

Cytophaga и Sporocytophaga- аэробные бактерии, разлагающие цел люлозу. Их легче всего выделить обычным методом накопительной культуры в жидких средах. Эти два рода, близкие к миксобактериям, включают много видов. Об использовании целлюлозы миксобактериями и об их первичном воздействии на нее мало что известно. У них не удалось обнаружить ни внеклеточной целлюлазы, ни каких-либо про дуктов расщепления целлюлозы. Клетки этих бактерий тесно прилегают к волокнам целлюлозы, располагаясь параллельно оси волокна. По-ви димому, они гидролизуют целлюлозу лишь при тесном контакте с во локном, и продукты гидролиза тотчас же поглощаются. На агаре с цел люлозой колонии Cytophaga никогда не бывают окружены прозрачной зоной, в которой находились бы продукты ферментативного расщепле ния целлюлозы.