CC BY
9
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ОТ ОСТАТКОВ НЕФТЕПРОДУКТОВ
Хамроев О.Ж.
Хамроев Обид Жонибаевич - кандидат технических наук, доцент, кафедра механизации сельского хозяйства и сервиса, Каршинский инженерно-экономический институт, г. Карши, Республика Узбекистан
Аннотация: в настоящей работе приведены результаты исследований по изучению закономерностей роста микроорганизмов в процессе биологической очистки технических объектов от нефтяных загрязнений. Целью исследования является поиск микроорганизмов, обеспечивающих высокий уровень потребления субстратов из состава нефтяных загрязнений и накопления биомассы; разработка технологии очистки от нефтяных загрязнений с использованием выбранных штаммов микроорганизмов. Ключевые слова: микроорганизмы, нефтяные загрязнения, субстрат, фаза роста, суспензия микроорганизмов, скорость роста, уровень потребления субстратов.
THEORETICAL BACKGROUND TO BIOLOGICAL PURIFICATION OF TECHNICAL FACILITIES FROM PETROLEUM PRODUCTS RESIDUE
Khamroev O.Zh.
Khamroev Obid Zhonibaevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF AGRICULTURAL MECHANIZATION AND SERVICE, KARSHI ENGINEERING AND ECONOMIC INSTITUTE, KARSHI, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: this paper presents the results of studies on the study of patterns of growth of microorganisms in the process of biological cleaning of technical objects from oil pollution. The aim of the study is to search for microorganisms that provide a high level of consumption of substrates from the composition of oil pollution and the accumulation of biomass; development of technology for cleaning from oil pollution using selected strains of microorganisms.
Keywords: microorganisms, oil pollution, substrate, growth phase, suspension of microorganisms, growth rate, substrate consumption level.
УДК 611.11.004.67:665.66
Процесс биологической очистки происходит за счет роста культуры микроорганизмов на субстратах, входящих в состав загрязнения нефтяного происхождения.
Рост культуры микроорганизмов во времени подчиняется определенной закономерности, которую обычно устанавливают следующим образом: в питательную среду вносят некоторое количество культуры микроорганизмов и через равные интервалы времени определяют рост клеток. В течение опыта питательные вещества в среду не добавляют и продукты обмена клеток не- удаляют. На рис.1 представлена классическая кривая роста периодической культуры.
Рис. 1. Кривые роста периодической культуры: 1 - рост культуры во времени; 2 - кривая потребления субстрата.
I - начальная или лаг- фаза; II - фаза логарифмического роста; III - фаза замедления роста; IV - стационарная фаза
роста; V - фаза отмирания клетки
Кривая 1 описывает рост культуры во времени и состоит из нескольких участков (фаз развития).
Кривая 2 характеризует процесс потребления клетками субстрата (8).
Фаза I носит название «лаг-фаза». В начале этой фазы клетки приспосабливаются к условиям окружающей среды, поэтому наблюдается незначительный прирост биомассы за счет увеличения размеров клеток. В конце лаг-фазы скорость роста увеличивается и достигает максимального для данной фазы значения.
Фаза II - экспоненциальная или логарифмическая фаза роста. В этой фазе клетки в основном молодые и биологически активные. Скорость деления клеток во время экспоненциальной фазы достигает постоянного максимального значения и зависит от вида микроорганизма, а также от субстрата.
Фаза III - фаза замедления роста. Скорость деления клеток падает, так как изменяются условия роста культуры: уменьшается количество питательных веществ, в среде накапливаются продукты обмена, тормозящие рост.
Фаза IV - стационарная фаза роста. В этой фазе скорость рост равна скорости отмирания клеток, и биомасса сохраняется на постоянном уровне. К концу стационарной фазы происходит почти полное исчерпание основного субстрата (кривая 2, рис. 1.), что определяет переход последней, V фазе.
Фаза V - фаза отмирания клеток. В этой фазе скорость отмирания выше скорости роста. Число живых клеток снижается по экспоненциальному закону.
В экспоненциальной фазе рост периодической культуры описывается уравнением
ах ,
-= И х, (1)
где: х - величина биомассы;
1 - продолжительность культивирования;
ц- удельная скорость рост.а
Экспоненциальная фаза характеризуется постоянством удельной скорости роста. Если ц- постоянная величина, уравнение (1) после преобразования и интегрирования приобретает вид
1п — = и £ (2)
х0
откуда х = х0 ■ е^ (3)
где: хо - величина биомассы в момент времени 1=0.
При переходе в фазу удельная скорость рост снижается, в фазе IV она равна нулю, а в фазе V приобретает отрицательное значение.
Важнейшим показателем процесса культивирования является экономии-ческий коэффициент, характеризующий прирост биомассы за счет потребления единицы основного субстрата.
У = ^ (4)
где: У- экономический коэффициент;
8 - субстрат.
Экономический коэффициент периодического процесса культивирования определяется в стационарной фазе, то есть при достижении максимальной величины биомассы, по формуле
Y = ^ (5)
s0-s v '
где: х - величина биомассы культуры в стационарной фазе; х0 - то же после засева среды;
So - концентрация субстрата в начале культивирования; S - то же в стационарной фазе.
Степень очистки объектов от нефтяных загрязнений характеризуется уровнем потребления субстратов (S0-S), а экономическая эффективность процесса очистки, с учетом возможной реализации образовавшейся биомассы, определяется экономическим коэффициентом процесса культивирования.
Целью исследования был поиск микроорганизмов, обеспечивающих высокий уровень потребления субстратов из состава нефтяных загрязнений и накопления биомассы; разработка технологии очистки от нефтяных загрязнений с использованием выбранных штаммов микроорганизмов.
Следует отметить, что эффективность использования углеводородного субстрата зависит от его химического строения, агрегативного состояния и особенностей ферментативной системы микроорганизмов, культивируемых на данном субстрате. Эти факторы необходимо учитывать при разработке способов биологической очистки технических объектов от нефтяных загрязнений.
Исходными данными для разработки технологии служат: состав и физическое состояние нефтепродуктов и характеристика способности микроорганизмов потреблять определенные фракции нефтепродуктов в процессе жизнедеятельности.
Таким образом, полученные результаты исследований служат основой создания технологии биологической очистки технических объектов от нефтяных загрязнений.
Список литературы /References
1. Чурбанова И.Н. Микробиология. М.: Высшая школа, 1987. 239 с., ил.
2. Шлегель Г. Общая микробиология: Пер. с нем. М.: Мир, 1987. 567 с., ил.
3. Хамроев О.Ж. Исследования способности микроорганизмов диспергировать нефтепродукты // Наука, техника и образование, 2020. № 4(68).
4. Хамроев О.Ж. Исследование способности активных культур микроорганизмов усваивать загрязнения нефтяного происхождения // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн., 2020. № 5(74). [Электронный ресурс]. Режим доступа:Ьйр://7итуегеит.сот/ги/1есЬ/агсЫуе/й:ет/9348/ (дата обращения: 10.06.2022).
5. Хамроев О.Ж. Ускоренный метод определения способности биопрепаратов при биологической очистке отработанных моющих растворов от нефтепродуктов. Издательство "Проблемы науки". Журнал «Вестник науки и образования». № 3(106), 2021. С. 25.
6. Хамроев О.Ж. Способ решения экологической проблемы в процессе очистки машин на автотранспортных предприятиях. Издательство "Проблемы науки". Журнал "Наука, техника и образование". № 2, 2021.
