Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ ІНСТИТУТ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ

КАФЕДРА БІОТЕХНОЛОГІЇ

Курсова робота

(ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА)

з дисципліни

"Екологічна безпека біотехнологічних виробництв"

на тему: "Екологічна безпека технологічних процесів виробництва кормових антибіотиків"

Виконав: студент ННІЕБ 403 групи, Фіц Р.І.

Київ 2018

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до курсового проекту

«Екологічна безпека технологічних процесів виробництва кормових антибіотиків» 30 с.; 1 рисунків; 2 таблиці, 27 літературних джерел.

Об'єкт дослідження - викиди при виробництві кормових антибіотиків.

Предмет дослідження - вивчення опису викидів при виробництві кормових антибіотиків.

Мета роботи - охарактеризувати способи очистки середовища від викидів, що утворюються при виробництві кормових антибіотиків.

Методи досліджень : пошук інформації, аналіз, систематичний підхід до роботи.

ЗМІСТ

• ВСТУП
• РОЗДІЛ 1. КОРМОВІ АНТИБІОТИКИ ТА ВИКИДИ ВІД ЇХ ВИРОБНИЦТВА
• 1.1 Основні шкідливі фактори
• 1.2 Відходи виробництва
• 1.3 Оцінка забрудненості середовища
• РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ ОЧИЩЕННЯ ВИКИДІВ ВІД ВИРОБНИЦТВА КОРМОВИХ АНТИБІОТИКІВ
• 2.1 Механічні методи очищення газових викидів
• 2.2 Фізико-хімічні методи очищення
• 2.3 Методи очистки грунтів
• 2.4 Методи очищення стічних вод
• ВИСНОВКИ
• СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

Антибіотики застосовують для лікування інфекцій тварин, попередження у них захворювань і стимуляції їх росту. Причому в даному випадку використовуються антибіотики тих же класів, які застосовуються з медичною метою у людей. У багатьох країнах антибіотиками лікують тварин навіть більше, ніж людей.

Протягом останніх десятиліть увагу багатьох дослідників в усьому світі привертає проблема зростаючої неконтрольованої присутності залишків лікарських засобів та їх метаболітів у навколишньому середовищі. Лікарські засоби створюються з метою здійснення впливу на організм людини, проте у зв'язку з подібністю фізіологічних механізмів у різних біологічних видів ліки можуть впливати і на інші організми, що являють собою екосистеми на індивідуальному, видовому і міжвидовому рівнях. У зв'язку з цим вивчення життєвого циклу лікарських засобів у навколишньому середовищі і з'ясування впливу залишків ліків на різноманітні живі організми є напрямом досліджень екологічної токсикології.

РОЗДІЛ 1 КОРМОВІ АНТИБІОТИКИ ТА ВИКИДИ ВІД ЇХ ВИРОБНИЦТВА

В тваринництві для профілактики інфекційних хвороб, стимуляції росту тварин, прискорення статевого дозрівання та підвищення ефективності застосування поживних речовин корму раніше широко застосовували кормові препарати різних антибіотиків, гормональних препаратів та інших стимуляторів росту. На початку третього тисячоліття більшість розвинених країн заборонили застосування антибіотиків у годівлі тварин і птиці з метою запобігання попадання продуктів їх метаболізму в продукти харчування.

Сьогодні антибіотики застосовують виключно при виробництві преміксів лікувального призначення та передстартових комбікормів для птиці і свиней. До сучасних кормових антибіотиків пред'являють наступні вимоги: вони не повинні бути токсичними, терратогенними та канцерогенними; повинні повністю виділятися з шлунково-кишкового тракту тварини або птиці у незмінному вигляді з послідом; не поглинатись рослинами та інактивовуватися у ґрунті протягом 10-12 тижнів [1]. При використанні антибіотиків у преміксах і комбікормах слід пам'ятати, що тривале надходження в організм антибіотиків, навіть у малих дозах, може призвести до зміни резистентності організму до розвитку антибіотикостійких штамів мікроорганізмів, до зміни кишкової мікрофлори тварин.

До складу преміксів, білково-вітамінних добавок (БВД) та комбікормів для птиці допускається вводити бацитрацин, гризін та біоміцин шляхом поступового їх змішування з наповнювачем. Але використання їх суворо регламентується. Не дозволяється добавляти кормові антибіотики у корми лактуючим коровам, племінним тваринам і птиці у племгосподарствах, а також курям-несучкам. Комбікорми, премікси та інші добавки, які містять антибіотики, забороняється піддавати тепловій обробці при температурі вище + 80 о С [1-3].

Однак, не зважаючи на той факт, що кормові антибіотики забезпечують значний стимулюючий ефект у порівнянні з іншими стимуляторами (табл.1), вони „успішно приховують” помилки якості кормової сировини та готових комбікормів, непрофесійні помилки в гігієні утримання тварин і птиці, а при постійному застосуванні продукти метаболізму можуть накопичуватися у продуктах тваринництва, що знижує їх безпечність для людей. Відомо, що останнім часом в суспільстві все більш частіше спостерігається явище бактеріальної резистентності, однією з причин якої є регулярне використання у тваринництві антибіотичних стимуляторів росту [3, 4]. У зв'язку з цим, сучасним кормовим законодавством розвинених країн антибіотики все більше витісняються з кормовиробництва. У країнах Європейського Союзу, починаючи з 2003 року, заборонено використання наступних антибіотичних препаратів: авопарцін, ванкоміцин, тилозинфосфат, бацитрацин цинку, спіраміцин, віргініаміцин, вірджиніаміцин, авіламіцин, пеніцилін, стрептоміцин, тетрациклін. На сьогодні в ЄС дозволено застосовувати авіламіцин (20-40 г до 4-х місячного віку, 10-20 г до 4-6 місячного віку тварин), флавоміцин (до 6-и міс. віку), саліноміцин (30-60 г свиням до 40 кг). Також об'єднаний комітет експертів ФАО/ВООЗ (постанова ЄС № 1881/2006) з харчових добавок і контамінантів затвердив максимально-допустимі рівні залишку антибіотиків у продуктах тваринництва [5].

Деякі гормональні препарати за аналогічною дією переважають природні гормони у 100 разів, вони дуже стійкі і можуть накопичуватися в організмі тварин у великій кількості, при цьому здатні створювати небажаний дисбаланс в обміні речовин і фізіологічних функціях організму людини. ФАО/ВООЗ встановлено граничні рівні залишків зеараленолу, карбадоксу, глюкокортикозостероїду, тренболонацетату в тваринній продукції. Вміст гормональних препаратів та антибіотиків контролюють в продуктах, що імпортуються, а також у вітчизняній продукції. На сучасному етапі розвитку тваринництва і комбікормової промисловості все частіше застосовують такі альтернативи антибіотикам як: пробіотики, пребіотики, синбіотики, фітобіотики, натуральні стимулятори росту, імуностимулятори, специфічні ферментні препарати, підкислювачі (рис. 1).

Сьогодні біля 61 % за межами ЄС або 70 % в ЄС компаній надають перевагу саме цим препаратам. У відповідності до постанови ЄС № 1831/2003, пробіотики входять до класу „зоотехнічних добавок” в якості стабілізаторів флори травної системи [6-8]. Пробіотики - препарати біологічної дії на основі корисних мікроорганізмів та/або їх метаболітів, які не завдають шкоди організму тварин і дозволяють виробляти безпечні харчові продукти. Вважається, що основний механізм дії пробіотиків полягає у нормалізації складу та біологічної мікрофлори шлунково-кишкового тракту, тобто його заселенні конкурентоспроможними штамами бактерій-пробіонтів, які здійснюють неспецифічний контроль над чисельністю умовно-патогенної мікрофлори шляхом витіснення її з кишкового біоценозу [9, 12].

Кормові пребіотики - компоненти у виді речовини або комплексу (ди-, трисахариди, оліго-, полісахариди, жирні ненасичені кислоти, ферментні комплекси, екстракти), які забезпечують оптимізацію мікроекологічного статусу організму тварини за рахунок вибіркової стимуляції росту або біологічної активності нормальної мікрофлори травного тракту.

Таблиця 1

Ефективність застосування різних стимуляторів росту в кормовиробництві

Фітобіотики - природні специфічні екстракти рослин (фітокоректори або фітогеники), які модифікують роботу травних залоз, забезпечують умови конкурентного росту корисної мікрофлори, стабілізують кислотність та посилюють процес всмоктування поживних речовин, наприклад, Екстракт, Дігестаром, Ломан [10, 11]. До фітогенних добавок також відносять продукти рослинного походження, які містять фрукто-олiгосахариди, рослинні екстракти та ефірні масла, отримані з трав або спецій, які мають ароматичні і функціональні властивості, які є вигідними для тварини. Фітогеники зазвичай не представляють жодної харчової цінності для тварин, але володіють цілим діапазоном властивостей, які потенційно поліпшують конверсію корму, таким чином вносячи свій вклад до підвищення продуктивності тварин і якості корму. Екстракти часнику, хріну і гірчиці можуть мати позитивний вплив на травлення із за їх відповідних активних речовин алліцину і аллілізотіоционату, які збільшують кількість слини і шлункових кислот, а ті у свою чергу сприяють виділенню певних травних ферментів [12]. Імуностимулятори - це синтетичні, біотехнологічні та природні речовини, здатні впливати на різні ланки імунної системи, змінюючи силу, характер і спрямованість імунних реакцій [12].

Рис. 1. Класифікація біологічно активних стимуляторів.

1.1 Основні шкідливі фактори

Вивчення санітарної обстановки і умов праці у виробництві антибіотиків показало, що на цих підприємствах основними шкідливими факторами є виділення в повітря високодисперсної пилу антибіотичних препаратів, а також забруднення повітря спорами продуцента.

Виділення пилу антибіотиків відбувається головним чином на заключних стадіях виробничого процесу - при сушінні, просеве та фасування готової продукції. Забруднення ж спорами має місце, навпаки, на перших стадіях отримання антибіотика - при завантаженні инокуляторов, посівних апаратів і ферментерів, а також при інших роботах з посівним матеріалом. Як в тому, так і в іншому випадку забруднення повітряного середовища підтверджується відповідними аналізами (Р.А. Митерев, Р.А. Логінова, В.М. Новікова; Р.Б. Штейнберг). Іноді концентрація забруднюючих повітря речовин перевищувала гранично допустиму величину, встановлену навіть для нетоксичного пилу (10 мг/м³). Це може призводити до систематичного, постійного проникнення в організм робітників спір і пилу антибіотичних препаратів. В результаті у працюючих можуть спостерігатися підвищена чутливість до цих препаратів (сенсибілізація) і розвиватися різні алергічні реакції як місцевого (дерматити, кон'юнктивіти тощо), так і загального характеру (бронхіальна астма). Крім того, можуть з'являтися зміни в органах травлення внаслідок загибелі знаходяться в них нормальних мікроорганізмів. Можливі також ураження шкірних покривів і слизових оболонок дрожжеподобным грибком типу кандида (так званий кандидомікоз).

Зазначені захворювання можуть розвиватися при безпосередньому контакті як з самими антибіотиками, так і з їх продуцентами: і ті й інші були виявлені в змивах з рук і слизових оболонок.

На першому місці в якості алергену варто пеніцилін, за ним йдуть стрептоміцин і біоміцин. Інші антибіотики викликають алергічні реакції порівняно рідко. Характерно, що припинення роботи з антибіотиком веде зазвичай до повного одужання. Однак якщо хворий повертається на ту ж роботу, то навіть короткочасний контакт викликає рецидив, який часто протікає навіть важче, ніж у першому випадку.

До іншим шкідливим факторам виробництва антибіотиків відноситься несприятливий мікроклімат робочих приміщень. Цей фактор найбільш характерний для тих ділянок, де проводиться вирощування продуцента (приміщення ферментації і посівних), оскільки цей процес пов'язаний з нагріванням культуральної рідини. Крім того, при підготовці апаратів до завантаження проводиться попередня стерилізація як їх, так і комунікацій гострою парою (температура 125-130°). Нарешті, на вказаних дільницях використовуються апарати для підігріву поживних середовищ, їх стерилізації та ін.. Всі ці обставини, особливо при недостатній термоізоляції ферментерів, посівних апаратів, инокуляторов і комунікацій, зумовлюють підвищення температури повітря виробничих приміщень. Відносна вологість на цих ділянках зазвичай знаходиться в межах 30-60%. Іншими несприятливими факторами супроводжується робота у відділенні хімічного очищення антибіотиків. Як екстракційний, так і іонообмінний методи вимагають для свого застосування різних хімічних речовин: бутил-ацетату, амилацетата, бутилового, метилового, ізопропілового, изоактилового спиртів, сірчаної та соляної кислот, їдких лугів та ін Всі вони використовуються або в чистому вигляді, або у вигляді розчинів різних концентрацій. Застосування того чи іншого речовини при виготовленні якого-небудь антибіотика залежить від способу хімічної очистки препарату при виділенні його з нативного розчину. При цьому для процесу виділення і подальшої обробки потрібно, в залежності від виготовленого антибіотика, використання то одних, то інших хімічних речовин і в різних кількостях. Дослідженнями повітряного середовища на ділянках хімічного очищення антибіотиків установлено, що повітря виробничих приміщень найбільшою мірою забруднюється парами органічних розчинників, незважаючи на те, що подача їх проводиться по герметизувати магістральних лініях. У ряді випадків при отриманні антибіотиків екстракційним способом були виявлені концентрації бутанолу, бутилацетату, метилового спирту, що перевищують гранично допустиму норму (Р.Б. Штейнберг).

Головною причиною цих підвищених концентрацій, крім недосконалість апаратури, є недостатня ефективність вентиляції.

Крім забруднення повітря робочих приміщень хімічними речовинами, які беруть участь у робочому процесі, відбувається загазованість повітряного середовища парами формаліну і фенолу, які використовуються для стерилізації приміщень (особливо боксів) і в деяких випадках обладнання. Вміст парів цих речовин в повітрі виробничих приміщень при проведенні стерилізації може перевищувати гранично допустимі величини в 2-2,5 рази. Однак така загазованість виявляється лише в перші кілька годин після використання цих сполук, а в подальшому спостерігається зниження їх концентрацій до незначних величин.

У виробництві антибіотиків зустрічаються і багато інші хімічні продукти, які використовуються головним чином для приготування поживних середовищ (амоній сірчанокислий і азотнокислий калій фосфорнокислий, натрій хлористий, глюкоза, лактоза, кукурудзяний екстракт, крохмаль, соєве борошно та ін). Проте забруднення повітря цими речовинами зустрічається значно рідше як наслідок поганої організації роботи з ними та грубих порушень техніки безпеки. У зв'язку з цим вони не мають істотного гігієнічного значення, тим більше, що всі вони мають мало помітною токсичністю.

З допоміжних операцій, що виконуються при виготовленні антибіотиків, звертає на себе увагу з гігієнічної точки зору набивання головних і індивідуальних (до кожного апарату) фільтрів, заповнюваних скляною ватою, за допомогою якої проводиться очищення повітря від мікроорганізмів, що направляється в апарати для аерації. Використовується скловата попередньо проходить механічну обробку (різання, розривання та ін) і тому має значну кількість дрібних часток. Хоча перенабивка фільтрів проводиться рідко (через 1-3 місяці), слід мати на увазі, що особи, які займаються цією роботою, можуть піддаватися впливу виділяється в повітря високодисперсної скляного пилу.

1.2 Відходи виробництва

Основні відходи, що утворюються в результаті виділення і хімічного очищення антибіотиків, такі: відпрацьовані нативні розчини, водні маткові і промивні розчини, водні розчини кислот і лугів після регенерації іонообмінних смол, відпрацьований активоване вугілля, кубові залишки після регенерації розчинників. У цих відходах шкідливу частку складають антибіотики і продукти їх деструкції, а також органічні розчинники.

Принципові завдання вдосконалення технології отримання антибіотиків з нативних розчинів з точки зору скорочення відходів виробництва полягають у підвищенні виходу цільових продуктів і тим самим зниження втрат антибіотика, зниженні витрат сировини на стадіях і підвищенні ефективності регенерації органічних розчинників.

Істотне зниження втрат антибіотиків в процесі їх виділення може бути досягнуто шляхом вирішення комплексу задач: удосконалення процесу ферментації з метою підвищення якості культуральних рідин; проведення ефективної очистки нативних розчинів від домішок, що ускладнюють процеси виділення антибіотиків; скорочення числа технологічних стадій; зменшення тривалості процесів; використання ефективного високопродуктивного обладнання.

Так, застосування ефективного очищення і підготовки нативних розчинів пеніциліну дозволяє підвищити концентрацію переробляються нативних розчинів на 30-40% і відкриває можливість застосувати скорочену схему екстракційної очистки антибіотика, що знижує приблизно вдвічі витрата бутилацетата при екстракції і активованого вугілля на очистку екстракту. При цьому досягається зменшення втрат антибіотика на 15-30%, що відповідно знижує кількість вступників в відходи антибіотика і продуктів деструкції.

Однією з найважливіших проблем виробництва антибіотиків є утилізація та знешкодження міцеліальних відходів. Міцеліальні відходи утворюються в результаті відділення рідкої фази культуральної рідини.

Частина утворюються міцеліальних відходів утилізується в сільському господарстві. Це міцеліальні маси продуцентів пеніциліну, тетрацикліну і хлортетрациклина. Застосування міцеліальних відходів для годівлі великої рогатої худоби збільшує середньодобові прирости на 16-58%. Витрата кормів при цьому знижується на 10-30%.

Однак більше двох третин утворюється міцелію утилізується в відвали, систему стічних вод або спалюється, що не можна назвати прийнятним як з позиції забруднення грунтів і завантаження очисних споруд, так і з точки зору нераціонального до цього типу відходів, що містять достатню кількість цінних речовин.

Основні газові викиди в атмосферу підприємств з виробництва антибіотиків, що містять шкідливі речовини, включають, крім повітряних викидів загальнообмінної і місцевої вентиляції, технологічні повітряні викиди при біосинтезі антибіотиків, викиди котелень і деяких інших допоміжних виробництв. Різними способами очищення забезпечується уловлювання близько 60% шкідливих речовин, що відходять від усіх джерел забруднення. Газоподібні шкідливі речовини складаються в основному з окису вуглецю (77,4%), сірчистого газу (15,2%) і оксидів азоту (7,4%). До специфічних для виробництва антибіотиків рідким і газоподібним продуктам відносяться пари органічних розчинників, що становлять 24,3% від загальної суми викидаються речовин (табл.2 ). Таблиця 2 Якісний і кількісний склад органічних розчинників в повітряних викидах виробництва антибіотиків Найменування класів і речовин Зміст розчинника в викиді в% від загальної суми викидаються розчинників 1. Спирти 55,27 Етиловий спирт 26,26 бутиловий спирт 16,69 метиловий спирт 8,20 Ізопропиловий спирт 4,00 пропіловий спирт 0,07 Ізооктіловий спирт 0,05 2. Складні ефіри 32,22 Бутилацетат 30,66 етилацетат 1,56 3. Ацетон 9,26 4. Хлорпохідні вуглеводнів 2,88 хлористий метилен 2,37 чотирихлористий вуглець 0,39 трихлоретилен 0,09 хлороформ 0,03 5. Вуглеводні 0,32 бензин 0,27 бензол 0,05 6. Прості ефіри 0,05 діетиловий ефір 0,04 диметиловий еффрі 0,01 Крім того, в повітряних викидах присутня цілий ряд домішок парів різних речовин, що складають 0,4% від загальної суми викидаються в атмосферу рідких і газоподібних продуктів. Серед них переважає хлористий водень, пари соляної кислоти, формальдегід і трикрезол. Неспецифічні для виробництва антибіотиків тверді речовини у викидах уловлюються газопилоочисного установками на 90%, газоподібні викиди котелень розсіюються за допомогою високих труб. Специфічні для виробництва антибіотиків тверді речовин з повітряних викидів на 92,5%, органічні розчинники - на 10%, знешкоджується 5,4% від обсягу повітряних викидів при біосинтезі антибіотиків.

1.3 Оцінка забрудненості середовища

1) За ступенем забруднення ґрунти поділяються на сильно-забруднені, середньозабруднені, слабкозабруднені.

У сильнозабруднених ґрунтах кількість забруднюючих речовин в декілька разів перевищує ГДК. Вони мають низьку біологічну продуктивність та істотні зміни фізико-хімічних, хімічних та біологічних характеристик, внаслідок чого вміст хімічних речовин у вирощуваних культурах перевищує норми.

У середньозабруднених ґрунтах перевищення ГДК незначне, що не призводить до помітних змін його властивостей.

У слабкозабруднених ґрунтах вміст хімічних речовин не перевищує ГДК, але перевищує фон.

Для визначення ступеня забрудненості використовують такі характеристики:

1) коефіцієнт концентрації забруднення ґрунту:

K_c=C/C_cp або Kc=C/C_гдк

де С -- загальний вміст забруднюючих речовин;

С ср -- середній фоновий вміст забруднюючих речовин;

С гдк -- гранично допустима кількість забруднюючих речовин;

2) інтегральний показник поелементного забруднення ґрунту:

де Сj -- сума контрольованих забруднюючих речовин;

С фj -- сума фонового вмісту забруднюючих речовин;

3) коефіцієнт зворотної реакції ґрунтів на динаміку забруднення:

K_p=(A-А_ф)/А_ф

де А, А ф -- параметри, які контролюються в забрудненій і фоновій пробах.

2)Розрахунки з визначення необхідного ступеня очищення стічних вод, які спускаються у водоймище, виконуються за вмістом суспендованих речовин, споживанням стічними водами розчиненого кисню, допустимою величиною БСК у суміші річної води і стічних вод, зміною активної реакції води водоймища, забарвленням, запахом, температурою, вмістом солей, а також за гранично допустимими концентраціями токсичних домішок та інших шкідливих речовин.

Зв'язок між санітарними вимогами до умов спуску стічних вод у водоймища (відповідність складу та властивостей води водоймища, яке використовується для водокористування населення, установленим нормативам) та необхідним ступенем очищення стічних вод перед спуском їх у водоймище у загальному вигляді виражається за формулою:

С_ст q + С_р a Q ? (a Q + q) C_гр.д,

де С_ст - концентрація забруднення стічних вод, при якій не будуть перевищені допустимі границі (розрахунковий показник складу і властивостей води відповідно до санітарних вимог);

С_р - концентрація цього ж виду забруднення (шкідливої речовини) у воді водоймища вище місця випуску стоку, що розглядається;

Q і q - відповідно витрата води у водоймищі та витрата стічних вод, які поступають у водоймище;

а - коефіцієнт забезпеченості змішування, який визначає долю розрахункової витрати водоймища Q, що реально може приймати участь у розбавленні стічних вод;

С_гр.д. - нормативний показник або гранично допустимий вміст забруднення (ГДК) у воді водоймища.

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ ОЧИЩЕННЯ ВИКИДІВ ВІД ВИРОБНИЦТВА КОРМОВИХ АНТИБІОТИКІВ

Методи очищення газових викидів приймають в залежності від фізико-хімічних властивостей забруднюючої речовини, її агрегатного стану, концентрації в очищуваній середовищі та ін.

При очищенні викидів від газових забруднень доводиться вирішувати одночасно ряд проблем, пов'язаних з тим, що у викидах, що містять шкідливі пари і гази, знаходяться також аерозолі - пил, сажа; викиди в ряді випадків нагріті до високих температур, забруднення, що містяться в них, багатокомпонентні, і їх необхідно піддавати різним методам очищення, витрата викидів за часом непостійний, змінюється концентрація в них різних шкідливих речовин і т. д.

Судячи по складам реальних викидних газів і масштабами забруднення навколишнього середовища, розробляти пристрої пилочистка без урахування газоподібних забруднювачів можливо тільки для вентиляційних викидів механічних цехів. Викиди усіх інших виробництв вимагають видалення і дисперсних, і газових забруднювачів, причому іноді це можна зробити водному очисному пристрої.

Для знешкодження викидів за принципом видалення токсичних домішок поряд з фізичними використовують і хімічні процеси, за допомогою яких можна змінювати в широких пределахфизические властивості домішок (наприклад, перетворювати вихідні газоподібні забрудники в сполуки з високою температурою кипіння) з метою полегшення їх подальшого уловлювання.

Для реалізації другого принципу знешкодження - перетворення забруднювачів в нешкідливі речовини - необхідно поєднання хімічних і фізичних процесів. З цією метою найчастіше використовують процеси термічної деструкції і термічного окислення. Вони застосовані для забруднювачів всіх агрегатних станів, але обмежені складом оброблюваного речовини. Термічній обробці з метою знешкодження можуть бути піддані лише речовини, молекули яких складаються з атомів вуглецю, водню і кисню. В іншому випадку встановлення переходять в розряд джерел забруднення атмосфери, і нерідко вкрай небезпечних.

Класифікація засобів знешкодження газоподібних забруднювачів полягає в поділі за застосовуваним процесів. В основному для газо-очистки використовують засоби хімічної технології. Тому класифікація засобів знешкодження викидів практично збігається з класифікацією процесів і апаратів хімічної промисловості, що виробляють шкідливі викиди як відходи основного виробництва.

З метою уловлювання газоподібних домішок застосовують процеси конденсації, сорбції (абсорбції і адсорбції), хемосорбції, а перетворюють забруднювачі в нешкідливі з'єднання за допомогою термохімічних (термічна деструкція, термічне і термокаталитическое окислення) та хімічних процесів (див. рис. 6.1).

З метою зменшення забруднення атмосферного повітря пилом та іншими шкідливими домішками потрібно на всіх промислових підприємствах організму вати ефективне очищення газових викидів. Усі методи очищення можна розподілити на три групи: механічні, фізико-хімічні та хімічні (мал. 2.1).

2.1 Механічні методи очищення газових викидів

Вибір методу очищення залежить від кількості відхідних газів та їхнього складу. Механічні методи застосовують для очищення вентиляційних та інших газових викидів від грубодисперсного пилу. В них пил відокремлюється під дією сили гравітації, інерції або відцентрової сили.

Вибираючи систему пиловловлювання, слід враховувати швидкість газового потоку, вміст пилу та його фізико-хімічні властивості, розмір часточок і наявність водяної пари. Існує два види пиловловлювання: сухе і мокре. З екологічного й економічного погляду досконалішими є сухі пиловловлювачі. Вони дають змогу повернути у виробництво вловлений пил, тоді як при мокрому утворюються водяні суспензії, переробка яких потребує більших матеріальних затрат. Недоліком сухого пилоочищення є те, що воно забезпечує високий ступінь очищення тільки у разі малої запиленості відхідних газів.

Механічне сухе пиловловлювання здійснюють в осаджувальних камерах, циклонних сепараторах, механічних та електричних фільтрах. В осаджувальних камерах очищають гази з грубодисперсними часточками пилу розміром від 50 до 500 мкм і більше. Ефективнішою є осаджувальна камера Говарда в якій газовий потік розбивається горизонтальними пластинами на окремі секції. Незважаючи на незначний аеродинамічний опір і невисоку вартість, ці апарати застосовують рідко через труднощі їх очищення. З них відхідні гази направляють в інші, ефективніші апарати для подальшого очищення.

Значно поширеніші циклонні сепаратори. У них запилений газ, обертаючись по спіралі, відкидає часточки пилу на стінки апарата, звідки вони потрапляють у пилоосаджувальну камеру. Циклонні сепаратори ефективно очищають гази, що містять часточки розміром не менш як 25 мкм. Коефіцієнт корисної дії циклонів залежить від концентрації пилу і розмірів його часточок. Середня ефективність знепилення газів у циклонах становить 78-86 % для пилу розміром 30-40 мкм. Основний недолік циклонів - значне абразивне спрацювання частин апарата пилом. Тому ці частини вкривають синтетичними матеріалами або зносостійкими сплавами, що здорожує конструкцію апарата. Циклони використовують для очищення запилених газів і повітря з великими часточками в різних галузях промисловості.

У фільтрах газовий потік проходить крізь пористий матеріал різної щільності й товщини. Очищення від грубодисперсного пилу здійснюють у фільтрах, заповнених коксом, піском, гравієм, насадкою різної природи й форми. Для очищення від тонкодисперсного пилу використовують фільтрувальний матеріал типу паперу, повсті або тканини різної щільності. Папір використовують для очищення атмосферного повітря або газів з низьким вмістом пилу. В промислових умовах застосовують тканини або рукавні фільтри. Вони мають форму барабана, тканинних мішків або кишень, що працюють паралельно. Їх очищують струшуванням або продуванням повітря.

Останнім часом як фільтрувальні тканини широко використовують синтетичні матеріали та скловолокно, що можуть витримувати температуру 150-250 °С, вони хімічно і механічно стійкіші і менш вологоємні порівняно з шерстю та бавовною. Останні дають змогу очищати гази з температурою не вище за 100 °С. Головною перевагою рукавних фільтрів є висока ефективність очищення, яка досягає 99 % для всіх розмірів часточок. Для тонкого очищення застосовують керамічні фільтри, фільтри з пластмас або скла. Ефективність пиловловлювання в них може досягати 99,99 %, а температура очищуваного газу - 500 °С.

Для тонкого очищення газів від пилу використовують електрофільтри. Крім пилу вони можуть також очищати гази від аеро- та гідрозолів, тобто вловлювати більш дисперговані часточки.

Для підвищення ефективності роботи електроди інколи змочують водою. Такі електрофільтри називають мокрими. У мокрих пиловловлювачах запилений газ зрошується рідиною або контактує з нею. Найпростішою конструкцією є промивна башта, заповнена кільцями Рашіга, скловолокном або іншими матеріалами. До апаратів такого типу належать скрубери та труби Вентурі. Часто для видалення шламів, що утворюються, труби Вентурі доповнюють циклонами. Скрубери працюють за принципом протитечії: газ рухається знизу вгору, а поглинальна рідина (частіше вода) розпилюється форсунками згори вниз. Скрубери можна застосовувати для холодних і гарячих газів, які не містять токсичних речовин (кислот, хлору тощо), оскільки вони видаляються в атмосферу разом з очищеним газом у вигляді туману.

У барботажних апаратах запилений газ пропускають крізь рідину (воду). Їх доцільно використовувати для очищення гарячих газів з часточками пилу розміром понад 5 мкм. Барботаж використовують також у пінних апаратах. Для створення піни у воду добавляють ПАР. Ефективність очищення в цих апаратах досягає 97-99 %.

Недоліком мокрого очищення газів є те, що вловлений пил перетворюється на мокрий шлам. Для видалення останнього потрібно будувати шламову каналізацію, що здорожує конструкцію.

В апаратах інерційного пиловловлювання різко змінюється напрямок потоку. Часточки пилу за інерцією ударяються об поверхню, осаджуються і через розвантажувальний пристрій видаляються з апарата. Всередині апаратів розміщені пластини або кільця, об які ударяється газ. Зверху апарати можуть зрошуватися водою. Тоді пил з них видаляється у вигляді шламу.

Ультразвукові апарати використовують для підвищення ефективності роботи циклонів або рукавних фільтрів. Ультразвук сприяє адгезії і закріпленню часточок пилу. Ці апарати ефективні у разі високої концентрації пилу в очищуваному газі. Для збільшення ефективності роботи апарата його зрошують водою. Такі апарати в комплексі з циклоном застосовують для уловлювання сажі, туману різних кислот тощо.

2.2 Фізико-хімічні методи очищення

До фізико-хімічних методів очищення газових викидів належать абсорбція і адсорбція. Абсорбція - це процес хімічного осадження або зв'язування забруднювальних речовин під час пропускання очищуваного газу крізь рідкий поглинач. Апарати для такого очищення називають абсорберами. В цих апаратах очищуваний газ і абсорбувальна рідина рухаються назустріч один одному. Абсорбцію застосовують для очищення повітря і відхідних газів, що містять токсичні забруднення - кислотні тумани, оксиди карбону (IV) і (II), ціанідну або ацетатну кислоти, сірчистий газ, оксиди нітрогену, різні розчинники, тощо. Як поглинач використовують суспензії, що містять оксиди магнію і кальцію або вапняк.

Ефективність очищення становить 90-95 %. Шлами після очищення можуть використовуватись для подальшого перероблення та отримання продуктів. Недоліком цих апаратів є ускладнення процесу видалення шламів у разі утворення важкорозчинних речовин.

Адсорбційний метод очищення газів - це сорбція газуватих речовин на поверхні або в об'ємі мікропор твердого тіла. Тверду речовину, на поверхні або в об'ємі пор якої відбувається концентрування очищуваних речовин, називають адсорбентом. Поглинювані забруднювальні речовини, що перебувають у газовій або рідкій фазі, називають адсорбтивом, а після переходу в адсорбований стан - адсорбатом. У техніці використовують тверді адсорбенти з сильно розвинутою внутрішньою поверхнею. Найчастіше як адсорбент використовують активоване вугілля, силікагель та глини, що мають велику поверхню. Один грам активованого вугілля має поверхню близько 5 км². Вилучені з очищуваних газів речовини - адсорбтиви, які в подальшому видаляють шляхом десорбції, можуть бути використані для тих чи інших цілей. Цей процес називають регенерацією адсорбента і здійснюють здебільшого нагріванням перегрітою парою.

Апарати, в яких здійснюють адсорбцію, називають адсорберами. Їх виконують вертикальними, горизонтальними і з кільцевими полицями, на яких розташовують адсорбент.

Адсорбцією на активованому вугіллі очищають відхідні гази від гідрогенсульфіду у виробництві штучного волокна. За допомогою адсорбції на силікагелі очищають газові викиди від оксидів нітрогену. Цей метод широко застосовують для очищення вихідних газів від багатьох інших шкідливих домішок.

2.3 Методи очистки грунтів

Традиційні фізико-хімічні методи очищення промислових викидів та очисні споруди на сучасному етапі розвитку промисловості не завжди відповідають вимогам екологічної безпеки.

Для вирішення екологічних проблем зараз розробляють нові методи очищення атмосферного повітря і виробничих стічних вод з урахуванням новітніх досягнень плазмохімії, фотохімії, електрохімії, радіаційної хімії та ін.

Одним із основних фізико-хімічних методів є радіаційне очищення газових викидів і викидів виробничих стічних вод. Під впливом прискорених електронів у стічних водах або газових викидах відбувається радіоліз токсичних компонентів і їхнє перетворення у нетоксичні. У результаті процесів радіолізу на першій стадії утворюються іони та вільні радикали, що мають неспарений електрон.

Особливість хімічних реакцій під впливом випромінювання полягає в тому, що звичайна хімічна взаємодія замінюється взаємодією молекул з валентно ненасиченими частинками (атомами, радикалами, іонами) і цих частинок між собою. Це суттєво прискорює протікання хімічний реакцій, які визначають процеси очищення від забруднень. Другою важливою перевагою радіаційного очищення є універсальність дії іонізуючого випромінювання практично на будь-які компоненти, що знаходяться у промислових викидах.

Цей метод можна рекомендувати для очищення топкових газів (продуктів спалювання органічних речовин), до складу яких входять СО₂, зола таін., що викидаються з котелень промислових підприємств. При опромінюванні топкових газів прискореними електронами утворюються активні частинки, які різко збільшують швидкість окислення Ж)2 до 1Ч205 з подальшим утворенням Н₂О₃ і в О₂ до >04. Оптимальний режим такого процесу триває при температурі 70--100 °С. При додаванні еквімолекулярної речовини гШ3 до газів, що викидаються, у процесі опромінювання кінцевим продуктом є нітрат і сульфат амонію, які виводяться із газового потоку електрофільтрами і можуть використовуватися як міндобрива.

Другим новим фізико-хімічним методом є плазмохімічне перероблення відходів. Цей метод базується на використанні низькотемпературної плазм (тобто іонізованого газу, в якому концентрації плазмових і негативних зарядів рівні, внаслідок чого виникає квазінейтральне середовище).

Під час подавання відходів через низькотемпературну плазму відбуваються плазмохімічні реакції, в результаті яких токсичні речовини знешкоджуються до нетоксичних низькомолекулярних продуктів.

Установки, в яких відбуваються такі реакції, називають плазмохімічними реакторами.

Захист ґрунтів і земельних ресурсів від шкідливих викидів

Одним із основних питань охорони довкілля є захист літосфери -- зовнішньої твердої оболонки Землі.

Нині ґрунти й земельні ресурси, як і водні джерела та атмосфера, потребують захисту від впливу шкідливих хімічних і фізичних факторів.

З метою зниження негативного впливу пестицидів, які часто застосовуються на підприємствах лісового господарства, рекомендують такі заходи:

-- підвищення активності пестицидів (щоб знизити їхню діючу концентрацію до рівнів, нешкідливих для людей і тварин);

- створення нових менш токсичних хімічних препаратів третього й четвертого поколінь, речовин вузько спрямованої дії, а також речовин з коротким терміном життєздатності (піретрини та їхні аналоги);

-- поєднання хімічних засобів прискорення росту лісових саджанців з агротехнічними, селекційними та організаційно-господарськими;

-- застосування нових методів оброблення пестицидами;

-- збризкування замість розпилювання (різко скорочується радіус поширення і забруднення), використання гранул замість борошна;

-- зберігання пестицидів та інших отрутохімікатів у спеціальних приміщеннях відповідно до чинних Санітарних норм;

-- заборона викидів у ґрунти і водоймища неочищених виробничих стічних вод;

-- озеленення територій промислових підприємств та населених житлових масивів для поглинання ними шкідливих промислових викидів і виділення цілющих фітонцидів.

Унаслідок антропогенної діяльності промислових підприємств виникають порушені землі, тобто такі, що втратили свою господарську цінність або стали джерелом негативного впливу на природне середовище.

Найбільше порушених земель виникає внаслідок трелювання звалених дерев на гірських і рівнинних лісосіках, масового вирубування лісів, ерозії та перезбагачення ґрунтів хімікатами тощо.

Згідно з існуючим законодавством такі землі підлягають рекультивації, тобто відновленню цінних властивостей. Проведення рекультиваційних робіт є

обов'язком промислових підприємств, які ці землі знищили, причому вартість рекультивації повинна входити в собівартість готової продукції.

Загальні вимоги до рекультивації ґрунтів регламентуються ГОСТ 1-7.5.3.04-83

Послідовність рекультиваційних робіт: технічна рекультивація, потім біологічна. Технічна рекультивація полягає у підготовленні порушених земель

до подальшого використання в господарстві. Біологічна рекультивація передбачає заходи, що сприяють покращанню фізичних та агрохімічних.

2.4 Методи очищення стічних вод

Всі існуючі методи очищення стічних вод об'єднані в шість основних груп: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні. Схема очистки, тобто послідовність застосування різних методів, залежить від стану забруднення, від складу та якості забруднювачів.

Механічна очистка складається з відстоювання в спеціальних резервуарах, відокремлення освітленої води від нерозчинних домішок з можливою їх утилізацією, фільтрування за допомогою піщаних фільтрів або спеціальних фільтрів. У цьому процесі отриману воду змішують з первинно забрудненою для її усереднення, тобто доведення концентрацій домішок до певних стандартів, які дозволяють скид у водойми або каналізацію.

Фізичні методи полягають у випаровуванні з метою отримання розчинних у воді речовин в кристалічному стані з їх подальшим використанням; обробка магнітним полем, яке зменшує утворення нерозчинних осадів, сприяє їх розрихленню. Фізико-механічні методи базуються на застосуванні механічних пристроїв, що діють на законах фізики: флотація, гіперфільтрація або зворотний осмос, ультрафільтрація, електродіаліз.

Флотація (англ. - плавучість) - метод, заснований на різній здатності прилипання частинок до поверхні розподілу двох фаз - вода та повітря і вода та тверда речовина (наприклад нерозчинні частинки). Через воду пропускають повітря у вигляді дрібних бульбашок, до поверхні яких прилипають тверді частинки, нафтопродукти і спливають на поверхню, де їх збирають спеціальними пристроями.

Ультрафільтрація - заснована на продавлюванні розчину з допомогою порівняно невеликого тиску через мембрани з порами, через які можуть рухатися молекули з невеликими розмірами - вода, іони солей і не можуть проникнути молекули великих розмірів - полімерів, колоїдів, отже вони відокремлюються. Мембрани виготовляють різної форми (листи, циліндри) з ефірів целюлози, поліамадів.

Гіперфільтрація - метод, в якому використовують також напівпроникні фільтри, але з дуже дрібними (молекулярних розмірів) порами, через які під дією великого тиску (від одного до десяти мільйонів Паскалей) продавлюються молекули води, а молекули солей лишаються з іншої сторони, де їх концентрація зростає.

Електродіаліз (гр. діаліз - розклад, відокремлення) - метод, в якому з допомогою спеціальних мембран, підключених в якості електродів до електричного постійного струму, відбувається переміщення солей. Вони накопичуються з одного боку мембрани, а де-мінералізована вода з іншого. Мембрани виготовляють з іонообмінних полімерів - аніонітів, катіонітів, здатних вибірково поглинати іони металів (катіони) і аніони (кислотні залишки). Електричний струм інтенсифікує процес переміщення через мембрани.

Хімічні методи засновані, на відміну вище розглянутих, на зміні хімічного складу речовин, зокрема на перетворенні водорозчинних сполук у газоподібні, нерозчинні, наприклад осади, які потім відокремлюють і утилізують або захоронюють. Ці методи вимагають великої кількості хімічних реактивів, а отже є затратними, економічно недоцільними.

ВИСНОВКИ

Основні відходи, що утворюються в результаті виділення і хімічного очищення антибіотиків, такі: відпрацьовані нативні розчини, водні маткові і промивні розчини, водні розчини кислот і лугів після регенерації іонообмінних смол, відпрацьований активоване вугілля, кубові залишки після регенерації розчинників. У цих відходах шкідливу частку складають антибіотики і продукти їх деструкції, а також органічні розчинники.

Відповідно до викидів від виробництва антибіотиків,що викладені в даній роботі - охарактеризовано такі методи очистки:

· методи очищення стічних вод;

· методи очищення газових викидів

· методи очищення грунтів.

стимулятор антибіотик викид кормовиробництво

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Нежданов А.Г., Іноземцев В.П. Профілактика безпліддя та відтворення великої рогатої худоби. - "Ветеринарія", 1999, № 5, с.3-6.

2. Смирнов А.М., Авілов В.М. Завдання і перспективи ветеринарної науки. - "Ветеринарія", 1999, № 10, с.3-5.

4. Буряків Н., Бурякова М. Антибіотики кормові. - "Комбікормова промисловість", 1995, № 95, с.36.

5. Кудрявцева Е.А., Воєйкова Т.Д. Антибіотики сімейства вірджініаміціна. - "Біотехнологія", 1997, № 6, с.3-18.

6. Сорокіна Т.А., Леванова Н.Б., Ліпасова В.А., Хміль І.А. Антагоністичну дію двох штамів Pseudomonas на фітопатогенні гриби і бактерії і перспективи їх використання для біологічної боротьби із захворюваннями рослин. - "Біотехнологія", 1998, № 2, с.37-43.

7. Башкіров О.Г., Комплексна програма фірми "Еланко" при бактеріальних захворюваннях у промисловому свинарстві. - "Ветеринарія", 1999, № 11.

8. Гущин В.М. Стан і проблеми ветеринарної гігієни тварин. - "Ветеринарія", 1999, № 7, с.50-53.

9. Алікаев В.А., Туманова Є.І. Профілактика і лікування диспепсії телят. М., 1977, с.6.

10.Гарбузов А.В., грішних К.П., Ельбірт Г.М., Масловський К.С. Препарати антибіотиків і вітамінів для тваринництва. У кн.: Мікробіологічне виробництво. Оглядова інформація. Вип.1. М., 1991, с. 52.

11.Голіков А.В., Марчук А.Т., Вовк О.С., Ширяєва В.Т. Гентаміцин і бісептол-400 при колибактериозе у телят. - "Ветеринарія", 1979, № 4, с.34-35.

12.Дженсон Р., Маккей Д. Хвороби великої рогатої худоби при промисловому відгодівлі. Пер. з англ. М., 1977, с.95.

13.Коробкова Т.П., Іваницька Л.П., Дробишева Т.М. Сучасний стан та перспективи застосування антибіотиків в сільському господарстві. - "Антибіотики і медична біотехнологія", 1987, № 8, с. 563-571.

14.Мозгов І.В. Антибіотики у ветеринарії. М., 1971.

15.Нечаева Л.А. та ін Чутливість до антибіотиків ешерихій і сальмонел, виділених з тварин у різних зонах країни. Збірник наукових праць ВГНКІ ветпрепаратів. М., 1981, с. 62-66.

16.Пашкевічус Г.Г. Гострі шлунково-кишкові захворювання телят. У кн.: Актуальні питання боротьби з хворобами сільськогосподарських тварин, Рига, 1981, с.32-33.

17.Пілуй А.Ф., Майоров В.С. Економічний збиток від шлунково-кишкових захворювань новонароджених телят. - Там же, с.12-13.

18.Шайхаманов М.Х., Клюкін А.Д. Етіологія, патогенез, лікування та профілактика диспепсії телят. - "Ветеринарія", 1978, № 8, с.88-92.

19.Ельце К., Мейєр Х., Штейнбах Г. Хвороби молодняку сільськогосподарських тварин. М., 1977, с.6.

20.Thomke S., Elwinger K. Growth and feed efficiency responses. K.Skogs-o.Lantbr.acad.Tidskr. 1997, V.136, N 19, p.8-15.

21.Hinders R. Ionophores can help reduce age at first calving in heifers. Feedstuff, 1997, May 12, p.12.

22.Costanzo A., Cassady JM, Lehnder CM Ionophores prove to be beneficial in cattle diets. Feedstuffs, 1997, May 17, p.11-13.

23.Butaye P., Devriesse L. et al. Enterococci with acquired vancomycin resistance in pigs and chickens of different age groups. Antim. Ag. Chem., 1999, Feb., P.365-366.

24.Witte W. Antibiotic use in animal husbandry and resistance development in human infections. APUA Newsletter, 1998, v.16, N 3, p.3-6.

25.McManus PS. Antibiotic use in plant disease control. APUA Newsletter, 1998.

26.Honeyman M. Vastgotmodellen: Swedens sustainable alternative for swine production. Am. J. Altern. Agricul., 1995, V.10, N3, p.129-132.

27.Альбер Сассон. Біотехнологія: звершення і надії. М., Мир, 1987, стор 209.

Размещено на Allbest.ru