Наука и технологии России

Вход Регистрация

Когда вода перестаёт «цвести»

На очистных сооружениях весьма остро стоит проблема удаления азотных соединений, прежде всего, аммония. Попадая в водоём, они приводят к массовому развитию водорослей и, соответственно, к снижению уровня кислорода. Результаты нарушения функционирования водной экосистемы – гибель зоопланктона и ихтиофауны, появление неприятного запаха, потеря рекреационных свойств, то есть непригодность для отдыха людей.

Сегодня в России повсеместно применяется технология очистки сточных вод от аммония аэробными микроорганизмами, которые перерабатывают аммоний в нитрит, а потом в конечный продукт – нитрат.

Правда, у этой технологии есть свои минусы – сброс в воду большого количества нитрата запрещён, поэтому требуются дополнительные усилия и немалые затраты для превращения нитратов в молекулярный азот при участии денитрифицирующих бактерий.

Однако уже в конце прошлого столетия зарубежные учёные открыли процесс анаэробного окисления аммония нитритом – анаммокс. Конечными продуктами реакции в нём являются вполне безвредные для живых организмов и человека газообразный азот и вода. Промышленные системы очистки сточных вод от аммония на основе процесса анаммокс действуют в Нидерландах, Австрии, Швеции, США, Китае и других странах Азии. Конечно, Россия могла бы закупать такие технологии за рубежом, но в нынешней довольно сложной внешнеполитической обстановке предпочтительнее самим научиться выращивать анаммокс-бактерии и внедрять новую биотехнологию на их основе на очистных сооружениях в России. Именно этим и занимается научный коллектив проекта «Разработка биотехнологического процесса окисления аммония микроорганизмами в бескислородных условиях для очистки сточных вод» Института микробиологии имени С.Н. Виноградского РАН в сотрудничестве с индустриальным партнёром АО «Мосводоканал». Проект поддержан Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» (конкурс выигран по лоту № 2014-14-579-0001; мероприятие 1.3).

Николай_Пименов Заместитель директора по научной работе ИНМИ РАН Николай Пименов с научным сотрудником института Екатериной Менько

«Биотехнология анаммокс – это довольно сложная система, основанная на согласованной работе целого сообщества бактерий. И для того, чтобы им правильно управлять, нужно хорошо знать его структуру, химию процесса, морфологию и биохимию клеток, – пояснил руководитель проекта Николай Пименов, заместитель директора по науке ИНМИ РАН, доктор биологических наук. – У нашего института сложившиеся взаимоотношения с АО «Мосводоканал», на очистных сооружениях которого мы в последние годы проводили микробиологические исследования. Есть у нас и опыт работы с анаммокс-бактериями, которые мы умеем наращивать и идентифицировать. К проекту также подключён наш давний партнёр – Центр «Биоинженерия» РАН, в котором ведутся работы по изучению микробного сообщества различных экосистем современными методами молекулярной биологии. Это новые подходы к выявлению и идентификации микроорганизмов, а также к выяснению их функциональной роли в сообществах. Так что при выполнении комплекса работ по проекту мы сочетаем академические и промышленные, технологические подходы».

В научно-исследовательском проекте задействованы сотрудники Лаборатории реликтовых микробных сообществ ИНМИ РАН, которой руководит Николай Пименов, а также специалисты других лабораторий института. Среди них три доктора наук и четыре кандидата наук.

Анаммокс Схема лабораторной установки «Анаммокс» (вверху). Действующая лабораторная установка «Анаммокс» (внизу)
Условные обозначения:
1 – Приемная емкость;
2 – Реактор Анаммокс;
3 – Вторичный отстойник;
4 – Загрузочный материал;
5 – Водонагреватель;
6 – Компрессор;
7 – Аэратор;
8 – Перистальтический насос;
9 – Перемешивающий насос;
10 – датчик температуры и кислорода

«На первом этапе проекта, рассчитанного на три года, мы совместно с АО «Мосводоканал» разработали лабораторную установку «Анаммокс», представляющую собой ферментёр, в котором создаются условия для процесса анаэробного окисления аммония.

Внутри установки происходит наращивание биомассы нужных нам микроорганизмов – анаммокс-бактерий. Эта так называемая закваска – весьма дорогой продукт!

На выходе мы получаем воду, очищенную от аммония и продукт жизнедеятельности этих микроорганизмов – газообразный азот, – уточнил руководитель проекта. – Следующий этап – создание пилотной установки больших объёмов, до 30 кубометров, работающей в условиях, идентичных условиям очистных сооружений. Это довольно сложный комплекс, который будет смонтирован на производственной базе нашего индустриального партнёра. Вместе с технологами Мосводоканала нам предстоит отслеживать все параметры установки – предельно допустимые концентрации на входе и выходе, температуру и многие другие факторы».

На третьем этапе работ по проекту учёные Института микробиологии РАН разработают рекомендации по внедрению новой биотехнологии на очистных сооружениях г. Москвы. «Для запуска промышленной установки «Анаммокс» объёмом несколько десятков тысяч кубометров, что необходимо для Мосводоканала, потребуется гораздо больше средств, чем выделено на проект. Надеюсь, что к её созданию проявит интерес Министерство промышленности и торговли. Во всяком случае, мы сможем рекомендовать новую технологию удаления аммония из сточных вод, позволяющую повысить качество очистки стоков, профильным организациям мегаполисов – как России, так и других стран», – сказал Николай Пименов.

РЕЙТИНГ

4.67
голосов: 6

Обсуждение