Farg'ona Davlat Universiteti Tabiiy fanlar fakulteti

Farg'ona Davlat Universiteti
Tabiiy fanlar fakulteti
Biologiya yo'nalishi
4-bosqich 19.62C guruh talabasi Ol'masov Azizbekning Biotexnologiya fanidan Mustaqil ishi

Mavzu: Oqava suvlarni tozalash biotexnologiyasi.

Reja:
1.Oqava suvlarni tozalash usullari
2.Suvlarni tozalashda mikroorganizmlar ahamiyati
3.Oqava suvlarni tozalashda insonning o'rni.
Ma'lumki yildan yilga yer sayyorasida odam soni ko'payib bormoqda inson ko'paygan sari uning ehtiyojlari ham ortib boradi. Shunday ehtiyojlardan biri bu insonning toza suvga bo'lgan ehtiyoji
Hozirgi kunda dunyoda oqava suvlarni toza sof ichimlik suviga aylantirishning turli xil biotexnologik usullari mavjud bo'lib hozr biz shularni o'rganamiz.
Eng keng tarqalgan chiqindi suv ifloslantiruvchilari neft mahsulotlari - neft, mazut, kerosin, moylar va ularning aralashmalarining noma'lum uglevodorodlar guruhi bo'lib, ular yuqori zaharliligi tufayli YuNESKO ma'lumotlariga ko'ra, eng xavfli atrof-muhitni ifloslantiruvchi o'ntalikka kiradi. Neft mahsulotlari erigan shaklda bo'lishi mumkin va sirtda suzuvchi qatlam hosil qiladi.
Maishiy chiqindilar va ishlab chiqarish chiqindilari bilan ifloslangan suvlar aholi punktlari va sanoat korxonalari hududidan kanalizatsiya tizimlari orqali olib chiqiladi. Ularga aholi punktlari va sanoat ob'ektlari hududida yog'ingarchilik natijasida hosil bo'lgan suvlar ham kiradi.
Neft va neft mahsulotlari bilan ifloslanishning asosiy manbalariga tog‘-kon sanoati korxonalari, nasos va transport tizimlari, neft terminallari va sisternalar, neft mahsulotlarini saqlash inshootlari, temir yo‘l transporti, daryo va dengiz neft tankerlari, yoqilg‘i quyish shoxobchalari va stansiyalari kiradi. Ayrim ob'ektlarda to'plangan chiqindi neft mahsulotlari va neft ifloslanishi hajmi o'nlab va yuz minglab kubometrlarni tashkil qiladi. 1950yillarning boshidan beri qurilgan neft loylari va chiqindilarni saqlash inshootlarining katta qismi neft bilan ifloslanishning oldini olish vositasidan bunday ifloslanishning doimiy manbaiga aylandi. [bir] Oqava suvlarni tozalashda quyidagilar mavjud:

1. 
   mexanik;
   
2. 
   fizik va kimyoviy;
   
3. 
   biologik.
   

Mexanik va fizik-kimyoviy tozalashdan o'tgan oqava suvlar hali ham juda ko'p miqdorda erigan va mayda disperslangan neft mahsulotlari, shuningdek, boshqa organik ifloslantiruvchi moddalarni o'z ichiga oladi va ularni keyingi tozalashsiz suv omboriga tashlab bo'lmaydi.
Biologik usul oqava suvlarni organik ifloslantiruvchi moddalardan tozalash uchun eng ko'p qirrali hisoblanadi. Mikroorganizmlardan foydalanishga asoslangan.
Tozalash sun'iy ravishda yaratilgan sharoitlarda amalga oshiriladi. U mikroorganizmlarning oqava suvlar tarkibidagi turli moddalardan o‘z hayoti davomida oziqlanish manbai sifatida foydalanish qobiliyatiga asoslanadi. Biologik tozalashning vazifasi organik ifloslantiruvchi moddalarni zararsiz oksidlanish mahsulotlariga
- H2O, CO2, NO3-, SO42- va boshqalarga aylantirishdir.Oqava suvlarni tozalash inshootlarida organik ifloslantiruvchi moddalarni biokimyoviy yo'q qilish jarayoni bakteriyalar va bakteriyalar majmuasi ta'sirida sodir bo'ladi. bu ob'ektda rivojlanayotgan protozoa mikroorganizmlari.
Mikroorganizmlarni biologik davolashda to'g'ri ishlatish uchun mikroorganizmlarning fiziologiyasini bilish kerak, ya'ni. ovqatlanish, nafas olish, o'sish va ularning rivojlanishi jarayonining fiziologiyasi.
Neftni qayta ishlash zavodlarining sanoat oqava suvlarini biokimyoviy tozalash havo filtrlarida (biofiltrlarda), aerotenklar va biologik hovuzlarda amalga oshiriladi. [2]
Biofiltrlar temir-beton yoki g'ishtli tanklar bo'lib, filtr materiali bilan to'ldirilgan bo'lib, ular teshikli pastki qismga joylashtiriladi va oqava suv bilan sug'oriladi. Biofiltrlarni yuklash uchun shlak, shag'al, plastmassa va boshqalar ishlatiladi.Biofiltrlarda oqava suvlarni tozalash yuk yuzasida yashaydigan va biologik plyonka hosil qiluvchi mikroorganizmlar ta'sirida sodir bo'ladi. Chiqindilarni suyuqlik ushbu plyonka bilan aloqa qilganda, mikroorganizmlar suvdan organik moddalarni ajratib olishadi, buning natijasida chiqindi suv tozalanadi.
Aerotanklar uzunligi 30-100 m va undan ortiq, kengligi 3-10 m va chuqurligi 3-5 m bo'lgan temir-beton tanklardir.Aerotenklarda oqava suvlarni tozalash mikroorganizmlarning to'planishi (faollashgan loy) ta'sirida sodir bo'ladi. Ularning normal yashashi uchun aerotanklarga havo va ozuqa moddalari yetkazib beriladi.[3] Biologik suv havzalari 3 - 5 pog'onadan iborat bo'lgan hovuzlar kaskadi bo'lib, ular orqali tiniqlangan yoki biologik tozalangan oqava suvlar sekin oqadi. Suv havzalari oqava suvlarni tabiiy sharoitda biologik tozalash uchun alohida suv omborlari ko'rinishidagi zaif filtrlangan tuproqlarda tashkil etilgan. Planktonning (fitoplankton) hayotiy faoliyati natijasida erkin va bikarbonat kislotasi assimilyatsiya qilinadi, buning natijasida suvning pH darajasi kun davomida 10-11 gacha ko'tariladi, bu esa bakteriyalarning tez nobud bo'lishiga olib keladi. Biologik tozalash usulining afzalliklari oqava suvdan turli xil organik birikmalarni, shu jumladan zaharli moddalarni olib tashlash qobiliyati, asbob-uskunalar dizaynining soddaligi va nisbatan arzonligidir. Kamchiliklari yuqori kapital xarajatlarni, texnologik tozalash rejimiga qat'iy rioya qilish zarurligini, ba'zi organik birikmalarning mikroorganizmlarga toksik ta'sirini va aralashmalar yuqori konsentratsiyali oqava suvlarni suyultirish zarurligini o'z ichiga oladi. Suv omboriga suv quyishdan oldin suv dezinfektsiya qilinadi. Eng ko'p ishlatiladigan xlorlash bu gazli xlor yoki oqartirgich.
Oqava suvlarni biologik tozalashning istiqbolli usullari

Tarkib

1. Biologik tozalashning asosiy usullari
2. Barqaror granulalar - flokulalar
3. Membran bioreaktori (MBR)
4. O'tkazilgan tadqiqot natijalari

Asosiy biologik tozalash usullari

Inson faoliyati bilan ifloslangan oqava suvlar tabiiy suv havzalariga tushishdan oldin tozalanishi kerak. Biotexnologik tozalash usullari har xil turdagi va ifloslanish darajasidagi oqava suvlarni tozalash uchun ekologik va iqtisodiy samaradorligini isbotladi .

Ifloslangan suvni fizik va fizik-kimyoviy tozalashning yaxshi o'zlashtirilgan usullarining ko'pligiga qaramay, biologik tozalash usullari amaliy ekologiyaning jadal rivojlanayotgan sohasi bo'lib, kelajakda suvni utilizatsiya qilishning dolzarb muammolarini hal qilishga qodir .

Tirik organizmlarda sodir bo'ladigan biologik jarayonlar kimyoviy birikmalarning o'zgarishi va energiyaning ajralib chiqishi bilan birga keladi. Mikroorganizmlarning ma'lum turlari nafaqat azotning biogen o'zgarishining taniqli tsiklini, balki boshqa biogen elementlarning - oltingugurt, marganets, xrom, temir va oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida ishtirok etadigan elementlarning ko'pchiligining aylanish davrlarini ham amalga oshiradi. Tirik organizmlar ishtirokidagi jarayonlar elementlarning biotransformatsiyasi uchun bir nechta muqobil imkoniyatlarni taklif qilishi ham muhimdir, shuning uchun sanoatda amalga oshirish uchun deyarli har doim eng qulay yo'lni tanlash mumkin.
Suvni tozalash jarayonlarida nitrifikatsiya va denitrifikatsiyaning biologik reaktsiyalari inson tomonidan uzoq vaqtdan beri tan olingan va faol foydalanilgan jarayonlardir. 20-asrning oxirida anammox reaktsiyasi yoki ammoniyning anoksik oksidlanishi deb ataladigan yana bir muhim biologik jarayon kashf qilindi.
Anammox jarayonining mohiyati anaerob sharoitda ammoniyning mikrobiologik oksidlanishidan iborat. Reaktsiya natijasida atmosfera azoti ajralib chiqadi:

Formula:

NH₄⁺ + 1½O₂ → NO₂⁻ + 2H⁺ +H₂O

Denitrifikatsiya reaktsiyasi bilan solishtirganda, anammox reaktsiyasi aerob sharoitlarni saqlashni talab qilmaydi va elektron donor moddalar (organiklar) mavjudligini talab qilmaydi. Bu reaksiyaning amalda amalga oshirilishi denitrifikatsiya bosqichini qisqartiradi va nitrifikatsiya bosqichini qisqartiradi. Anammox jarayoni ammoniy ionlari bilan kuchli ifloslangan, ammo tarkibida organik moddalar kam bo'lgan oqava suvlarni tozalash uchun istiqbolli hisoblanadi.

Amaliy ekologiyada biologik texnologiyalar mikroorganizmlar va ayrim bakteriyalar xossalaridan foydalanib, ularning yuzasida yoki hujayra ichida hayot faoliyati uchun muhim bo‘lgan kimyoviy birikmalarni to‘playdi. Hujayra ichidagi to'planishning misoli fosforning biologik bog'lanishi reaktsiyasi .
Fosfat to'playdigan bakteriyalar geterotroflardir, shuning uchun ular xemosintez tufayli mikroorganizmlarning boshqa turlariga nisbatan raqobatdosh ustunlikka ega bo'ladilar. Ular ifloslangan suvdan fosfat ionlarini iste'mol qiladilar va organik substrat oksidlanish energiyasini o'zlashtirganda, polifosfatlarni hujayra ichida to'playdi.
Oksidlovchi substratning etishmasligi bilan mikroorganizmlar polifosfatlarni ozuqaviy substrat sifatida iste'mol qilishga qodir. Bu qobiliyat mikroorganizmlarga har qanday mavjud substratni iste'mol qilish va oksidlovchi elementlarning etishmasligi sharoitida ham omon qolish imkonini beradi.
Mikroorganizmlarning fosforni biologik to'plash qobiliyati suvni tozalash biotexnologiyasi uchun asos bo'lib xizmat qiladi . Biologik loy (bakteriyalar uchun substrat) ma'lum bir turdagi bakteriyalarning ustun ko'payishi uchun sharoit yaratadigan tarzda tayyorlanadi. Ushbu bakteriyalarning optimal o'sish tezligi kinetik tanlov omillarining kombinatsiyasi bilan belgilanadi - harorat, loy yoshi va boshqalar.
Mikroorganizmlarning qattiq jismlar yuzasiga yopishib olish qobiliyati biologik jarayonlarning intensivligini oshirish uchun ishlatiladi. Bu biofiltrlarning ishlash printsipining asosidir . Qattiq sirtga biriktirilgan bakteriyalar, suv oqimi doimo tanalarini yuvib turishi tufayli substratni so'rish uchun ko'proq imkoniyatlarga ega bo'ladi. Suv oqimida suzuvchi bakteriyalar ularga nisbatan yomonroq sharoitda.
Mavjud turdagi biofiltrlarni loyihalashning kamchiliklari:
ortiqcha biofiltrni olib tashlash qiyinligi;
biofiltrning loyqalanishi, chirish jarayonlarining rivojlanishi va natijada massa o'tkazuvchanligining yomonlashishi;
suvning ikkilamchi ifloslanish ehtimoli.
Anammox bakteriyalari ishtirokida faol mikrobial loyni immobilizatsiya qilish va azotni samarali olib tashlash bilan oqava suvlarni tozalashning yangi biotexnologiyasi
Oqimli reaktorda to‘liq hajmdagi tozalash inshootlaridan anammox bakteriyalarining faol o‘sishi uchun sharoit, shuningdek, ularning morfologiyasi, fiziologik xususiyatlari va filogeniyasi o‘rganildi. Candidatus Jettenia ecosiae deb nomlangan anammox bakteriyalarining yangi turi va Candidatus Jettenia asiatica ning yangi shtammi topildi.
2007-2008 yillarda INMI RASda olib borilgan tadqiqotlar. Ta'lim va fan vazirligi ko'magida ( ko'rsatdiki, immobilizatsiyalangan mikrobial loyning biofilmlarida, hatto faol aeratsiya sharoitida ham anaeroblar mikroorganizmlarning umumiy sonining kamida 10% ni tashkil qiladi, shu jumladan metanogenez va anammox jarayonlarini amalga oshiradigan metanogen arxeya va anammox bakteriyalar.
Toza suvning eng dolzarb muammosi oqava suvlarni yuqori sifatli tozalash muammosi bilan uzviy
bog'liqdir. Ko'pincha katta va kichik aholi punktlarining kanalizatsiya tozalash inshootlarida ishlatiladigan dispers faol loydan foydalangan holda klassik tozalash texnologiyasi bir qator muhim kamchiliklarga ega, masalan, yuqori energiya sarfi, aerozol hosil bo'lishi, katta maydonlarning begonalashishi va boshqalar. katta miqdorda ortiqcha loyni shakllantirish va yo'q qilish. Kichik aholi punktlaridagi tozalash inshootlarida oqava suvlarning notekis ta'minlanishi tufayli tez-tez tarqalib ketgan faol loyning yuvilishi va mikroorganizmlarning nobud bo'lishi kuzatiladi. Yana bir jiddiy muammo - azot va fosforli oqava suvlarning etarli darajada tozalanmaganligi, bu suv havzalarining evtrofiklanishiga olib keladi, nitritning ichimlik suviga tushishi esa saraton kasalligini keltirib chiqaradi.
O‘tgan asrning 60-80-yillarida namunaviy loyihalar bo‘yicha qurilgan tozalash inshootlari chuqur tozalashga mo‘ljallanmagan. Nitrid-denitrifikatsiya jarayoni suvni azot birikmalaridan tozalash uchun ishlatiladi. Molekulyar azotning hosil bo'lishi yaqinda kashf etilgan ammoniyni nitrit bilan anaerob oksidlanish jarayoni (ANAMMOX) natijasida sodir bo'ladi, bu avval noma'lum bo'lgan yangi avtotrof bakteriyalar tomonidan amalga oshiriladi, birinchisi 1999 yilda tasvirlangan. Anammox jarayoni xorijda xorijda azot miqdori yuqori bo'lgan o'ziga xos oqava suvlarni tozalash uchun qo'llaniladi. Uning ifloslantiruvchi moddalarning past konsentratsiyasi bo'lgan oqava suvlarni tozalash uchun ishlatilishi haqida ma'lumot yo'q.
Butun dunyoda oqava suvlarni tozalashga qo'yiladigan talablarning kuchaytirilishini hisobga olgan holda, oqava suvlarni chuqur tozalash uchun yangi biotexnologiyalarni ishlab chiqish va joriy etish dolzarb vazifadir. Ushbu ishning maqsadi azotli substratlarga yuqori afiniteye ega, azotni samarali olib tashlashni ta'minlaydigan anammox bakteriyalari ishtirokida oqava suvlarni tozalashning yangi biotexnologiyasini ilmiy asoslash, ishlab chiqish va amaliyotga joriy etishdan iborat edi. Shu bilan birga, yangi biotexnologiyani qo'llagan oqava suvlarni tozalash inshooti ixcham, ekologik toza va energiya sarfi jihatidan tejamkor bo'lishi kerak edi. Bu mustaqil ish mavzusida yangi biotexnologiyani ishlab chiqish va joriy etishning barcha bosqichlari natijalari, jumladan, laboratoriya tadqiqotlari, tajriba sinovlari, to'liq hajmdagi tozalash inshootlarining tavsifi, olingan iqtisodiy, ekologik va ijtimoiy ta'sirlar va rivojlanish istiqbollari jamlangan.