Biogeochemia
(ługowanie
mikrobiologiczne)
wykorzystuje
aktywność
metaboliczną
mikroorganizmów w praktycznym
celu – pozyskania rozproszonych w
minerałach lub skałach substancji
nieorganicznych lub też w celu
wyizolowania cennych pierwiastków
ze skał i minerałów skałotwórczych.
Biotechnologiczne
metody
pozyskiwania
pierwiastków:1)
Zdolność
niektórych
bakterii
chemolitotroficznych do produkcji
kwasów, które rozpuszczają zawarte
w minerałach związki chemiczne (tzw.
wymywanie).2) Mikroorganizmy które
wykazują swoiste powinowactwo z
określonymi
pierwiastkami
akumulując je w swoich komórkach.
W
kolejnym
etapie
następuje
wyizolowanie pierwiastka lub związku
chemicznego z organizmu żywego.
Mikroorganizmy
stosowane
do
procesów ługowania:1)bakterie z
rodziny Thiobacillus – zazwyczaj
autotroficzne
bakterie
tlenowe,
niektóre z nich posiadają zdolność do
redukcji azotanów w warunkach
beztlenowych2)bakterie
chemolitotroficzne tlenowe z rodziny
Thiobacillus które energie niezbędną
na podtrzymanie metabolizmu czerpią
w
wyniku
reakcji
chemicznych:
utlenienie siarki elementarnej lub
siarczków, źródłem węgla jest CO2 ,
3)drobnoustroje przystosowane do
życia w środowisku kwaśnym -
acidofile, zdolne do wytwarzania
enzymów przy pH w granicach 2 – 3.
Ługowanie biologiczne opiera się na
tworzeniu rozpuszczalnych soli metali
w wyniku biologicznego utleniania
(np. przekształcanie siarczków w
siarczany).
Metody
ługowania
biologicznego:
1)ługowanie
bezpośrednie – bezpośredni kontakt
miedzy bakteriami a minerałem
zawierającym pierwiastek lub związek
chemiczny np. siarczek 2)ługowanie
pośrednie – czynnik ługowany jest
wytwarzany lub regenerowany przez
mikroorganizm np. ługowanie rud
uranowych 3)ługowanie połączone –
w przypadku występowania rud o
złożonym
składzie
chemicznym
wykorzystuje
się
obie
metody:
pośrednią i bezpośrednią. Do zalet
ługowania
biotechnologicznego
należą: możliwość wykorzystania rud
ubogich
i
odpadowych,wysoka
sprawność
wydzielania
metali,możliwość wykorzystania w
przerobie różnych rud. Do wad
ługowania
biotechnologicznego
należą: względnie wolny przebieg
procesu,trudność
kontroli
i
sterowania procesem, wrazliwość
czynnika biologicznego,trudność z
zapewnieniem
właściwego
napowietrzenia,trudność
odzyskiwania metali z rozcieńczonych
roztworów
Biogaz
-
powstaje
w
wyniku
fermentacji
biomasy.
Substancje
organiczne rozkładane są przez
bakterie na związki proste - głównie
CH4 i CO2
SKŁAD biogazu: metan (CH4) - 55-
70%, 32-37% CO2, 0,2-0,4% N2 oraz
H2S: 6g/100m3 przed odsiarczaniem i
poniżej 0,01g/100m3 po wykonaniu
tego zabiegu.
Szybkość rozkładu zależy w głównej
mierze od:charakterystyki i masy
surowca, temperatury (30-35 0C dla
bakterii mezofilnych, 50-60 0C dla
bakterii termofilnych) oraz optymalnie
dobranego
czasu
trwania
procesu,Utrzymanie
takich
temperatur
w
komorach
fermentacyjnych zużywa się od 20-
50% uzyskanego biogazu
wydajność
procesu
wytwarzania
biogazu to 60%
BIOGAZ nadający się do celów
energetycznych może powstawac w
procesie fermentacji beztlenowej:
1)odpadów zwierzęcych 2) osadu
ściekowego
na
oczyszczalniach
ścieków 3)odpadów organicznych na
komunalnych wysypiskach smieci.
4)materii organicznej np. biomasy,
odpadów
komunalnych
Ponadto:
powstaje
samoczynnie
na
wysypiskach(gaz wysypiskowy): w
beztlenowym
procesie
produkcji
biogazu
niszczone
są
czynniki
chorobotwórcze znajdujące się w
materiale wsadowym powstajacy
samoczynnie gaz wysypisk owy jest
b.groźnym gazem cieplarnianym i
wybuchowym(
stąd
instalacje
odgazowujące
na
wysypiskach)
może być spalany w pochodni lub
służyć do zasilania silnika spalinowego
lub turbiny gazowej, co pozwala na
jego wykorzystanie do produkcji
energii elektr i ciepła może być
produkowany
sztucznie,
poprzez
doprowadzenie
do
fermentacjibiodegradowalnego
wsadu w środ. Beztlenowym(bez
dostępu pow.) spaliny BIOGAZU
zawierają mniej CO2 a więcej pary
wodnej niż spaliny z C czy oleju
opałowego
BIOGAZ o zawartości metanu(CH4) >
40% może być wykorzystywany do
celów uzytkowych, głownie do celów
energetycznych
lub
innych
proc.technolog.: prod en elektr w
silnikach iskrowych lub turbinach
prod
en
cieplnej
w
przystosowanych kotłach gazowych
prod
en
elektr
i
cieplnej
jednostkach
skojarzonych
dostarczenie gazu wysypiskowego
do sieci gazowej wykorzystanie
gazu
jako
paliwa
do
silnikow
trakcyjnych/pojazdów
wykorzystanie gazu w procesach
technolog np. prod metanolu
Metody biologicznego oczyszczania
ścieków
można
podzielić
na:przebiegające
w
warunkach
naturalnych - metoda pól irygacyjnych
(zespół stawów glonowych i rybnych) i
pól
filtracyjnych,przebiegające
w
warunkach
sztucznych
-
w
urządzeniach specjalnie do tego celu
zbudowanych, np. metoda złoża
zraszanego i osadu czynnego We
wszystkich metodach biologicznego
oczyszczania
ścieków
zachodzą
następujące
procesy:
1)rozkład substancji organicznych do
CO2, H2O i NH3 ,2)nitryfikacja, czyli
utlenienie NH3 za pomocą bakterii:
Nitrosomonas do azotynów, a
następnie
za
pomocą
bakterii
Nitrobacter
do
azotanów,
3)denitryfikacja,
czyli
przemiana
azotanów do azotu gazowego N2 za
pomocą bakterii Pseudosomonas
Sztuczne złoże biologiczne - składa się
z rusztu, na którym ułożona została
warstwa kruszywa, koksu, żużla,
tufów wulkanicznych, kamienia, gruzu
ceglanego itp. Od dołu, przez ruszt
złoże jest napowietrzane sprężonym
powietrzem, od góry zaś zraszane
ściekami.
Tworzy
się
błona
biologiczna, w skład której wchodzą
mikroorganizmy roślinne i zwierzęce.
Ich działanie polega na utlenieniu i
mineralizacji substancji zawartych w
ściekach.[[złoże po zbudowaniu nie
jest aktywne. Jego dojrzewanie trwa
kilka tygodni(dla złoża 1,5-3m maxakt
przy
t=6C,
poniżej
tej
temp.
Aktywność
złoża
zanika).
Złoże
zraszane cechuje wysoka skutecznośc
BZT, do 95%, zawiesiny do 92%,
bakterie chorobotwórcze do 95%,ale
niska wydajność]]
Osad czynny - oczyszczanie ścieków
polega na wytworzeniu w objętości
ścieków kłaczków o wymiarze 50 - 100
µm o bardzo silnie rozwiniętej
powierzchni. Kłaczki zbudowane są z
mineralnego jądra koloru brązowego
lub beżowego, a na powierzchni w
śluzowej otoczce zawierają liczne
bakterie z grupy heterotrofów: tj.
Acinetebacterium,
Pseudomonas,
Zoogloea, Enterobactericeae. Bakterie
na
skutek
wytwarzania
pozakomórkowych
biopolimerów
tworzą skupiska makroskopowych
rozmiarów
tzw.
Kłaczki
osadu
czynnego o dużej pow czynnej zdolnej
do sorbowania su borg zawartych w
ściekach w formie rozpuszczonej i
koloidalnej.
Proces
oczyszcznia
scieków osadem czynnym prowadzi
się w: komorze osadu czynnego- tu
zahcodzi
anpowietrzanie
ścieków
wymieszanych z kłaczkami osadu oraz
następuje
proces
oczyszczania
ścieków osadniku wtórnym- służy
do oddzielania osadu czynnego od
oczyszczanych ścieków urządzeniu
do recyrkulacji osadu czynnego- z
osadnika wtórnego z powrotem do
komory napowietrzania
