РХТУ АЕКТема 4 Отходы, основные группы и

РХТУ АЕКТема 4 Отходы, основные группы и их краткая характеристика План лекции Древесина хвойных и лиственных пород и ее компоненты. Отходы целлюлозно-бумажной промышленности. Технический лигнин. Отходы сельского хозяйства. Отходы перерабатывающей промышленности. Отходы животноводства. Отходы с очистных сооружений. Донные ил и осадки. Твердые бытовые отходы. Промышленные отходы.

РХТУ АЕККн. 1, с. 224 -233 Кн. 2, с. 294 -318 Вопросы в экзаменационных билетах 1. Основные группы отходов, пригодных для биологической переработки. 2. Растительное сырье и основные углеводсодержащие отходы, пригодные для биотехнологической переработки.

РХТУ АЕК 1. Отходы, требующие обезвреживания, ликвидации, нейтрализации. 2. Отходы – вторичные материальные ресурсы. Для экобиотехнологии представляют интерес отходы обеих групп, и в первую очередь, природные органические вещества как сырье для получения различных продуктов микробиологического синтеза. Источники органических отходов — животноводство (навоз и помет) – 40 -45% — растениеводство (солома, ботва и др. ) – 30 -35% — лесо- и деревообработка – (13 -15%) — отходы городов – 12 -14% (твердые бытовые отходы, осадки и илы с очистных сооружений и др. ). 2 группы отходов

РХТУ АЕКОтходы Количество, тыс. т в год Источник образования Промышленные Твердые бытовые Радиоактивные Осадки сооружений — водопровода, — канализации — дождевой канализации Мусор зеленого хозяйства, уборки улиц 6500 2500 5 3500 1000 700 300 Промышленные предприятия Население, промышленные предприятия Промышленные предприятия Водопроводные очистные станции, станции аэрации сточных вод Районные сооружения для очистки дождевого стока Магистрали города. Структура отходов для г. Москвы

РХТУ АЕКДревесина хвойных и лиственных пород и ее компоненты: целлюлоза и гемицеллюлоза, лигнин, кора Полисахариды + Лигнин (40 -75%) (15 -60%) Целлюлоза Гемицеллюлоза ( 20% от сырья) (источник С 6 — (гетерополисахарид, содержит сахаров: глюкоза) С 5 -сахара: арабинозу, ксилозу, рибозу; С 6 -сахара: глюкозу, галактозу, маннозу) Гидролизуется разбав- Целлолигнин (не гидролизуется ленными кислотами разбавленными кислотами) Древесина хвойных пород ~ 60% гексоз Древесина лиственных пород ~ 45% гексоз

РХТУ АЕКЕжегодно заготавливается около 2 млрд. т древесины. 45% — на топливо 40% — производство пиломатериалов 15% — переработка в химической и биотехнологической промышленности (в основном, в виде отходов деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности) Основные варианты микробиологической переработки : — переработка гидролизатов древесины в этанол и кормовые дрожжи ; — получение кормовых продуктов, обогащенных микробным белком (в основном твердофазная ферментация); — силосование ; — компостирование ; — биоконверсия в топливо и растворители (в этанол, метан, бионефть).

РХТУ АЕКБиоконверсия растительного сырья Предвар ительная обработ- ка сырья Ферментативная деструкция вплоть до мономера Фер-м ен-тац ия мо-но ме-ро в Прямая микробиологическая конверсия сырья в продукты Гидроли-т ическая (или окислите- льно-гидр оли-тичес кая) деструк-ц ия для повыше-н ия ее питатель- ной цен-ности для КРС и др. сельскохо зяйствен- ных животных (силосы и др. ) Глюк- оза из цел-л юло-з осо-де р-жащ е-го сырья Фрук-т оза, сиро-п ы и др. про-ду кты Дест-р ук-ция лиг-ни на Дели-г ни-фи ка-ция цел-л юло-з ы. Эта-н ол, БОО и дру-ги е про-ду кты Аэробная Анаэробная Ком-п ос-тир о-вани е Био-ко н-вер- сия в энер-г ию Теп-л овая энер-г ия. Био-ко м-пост ы Мета- ноге-н е-рац ия Сбраж ива-н ие Био-га з Орга- ниче-с кие раст-в ори-те ли. Перколя-ц ионный гидролиз при повы-шен ных давлении и темпе-рат уре, перераб-о тка гид-ролиз атов в этанол и кормо-вые дрож-жи; побо-чно полу-чени е фурфурол а и оксиме-ти лфур-фур ола Сило- сова-н ие Силос для КРСТвер- дофа- зная фер-м ен-тац ия Кор-м о-вые про-ду кты с БОО

РХТУ АЕКОтходы целлюлозно-бумажной промышленности Предгидролизаты – образуются при обработке древесины горячей водой ( ~ 6 м 3 /т древесины). Сульфитный щелок – образуется при обработке древесины при повышенной температуре раствором, представляющим собой смесь H 2 SO 3 с водными растворами бисульфитов и моносульфитов Ca. SO 3 , Ca ( HSO 3 ) 2 , Mg ( HSO 3 ) 2 , NH 4 HSO 3 и Na. HSO 3 (6, 5 ~ 8 м 3 /т древесины) Моносульфитная варка – p. H 6 -7, вносят Ca. SO 3 , Бисульфитная варка – p. H 4, 0 -4, 2, вносят Ca ( HSO 3 ) 2 , Кислая бисульфитная варка – p. H 1, 0 -1, 5, вносится Ca ( HSO 3 ) 2 + SO 2. Концентрация сахаров в щелоке 3, 0 -3, 5%, из них 62 -68% – сбраживаемые. Технический лигнин, гидролизный лигнин Гидролизаты торфа Отходы сельского хозяйства Зеленая масса растений

РХТУ АЕКОтходы перерабатывающей промышленности Отход сахарной промышленности – меласса Отходы крахмало-паточной промышленности – гидрол, мезга и клеточный сок Отходы кукурузно-крахмального производства – кукурузная мука, кукурузный экстракт Отход мукомольного производства – пшеничные отруби Отходы спиртового, винодельческого и пивоваренного производства – первичная барда (зерно-картофельная, мелассная), вторичная, виноградные выжимки, пивная дробина, осадочные пивные дрожжи и др. Отходы плодоовощного производства – плоды, некондиционные соки, выжимки и т. п. Отходы мясной, птицеперерабатывающей и рыбной промышленности, кожевенной и меховой промышленности – белок- и жиросодержащие отходы, кератинсодержащее сырье, мясокостная мука, рыбная мука и др. Отходы масло-жировой промышленности – жмыхи и шроты. Отходы молочной промышленности – молочная сыворотка (творожная, подсырная, безбелковый ультрафильтрат сыворотки).

РХТУ АЕКОтходы животноводства – навоз и подстилка крупного рогатого скота и свиней, куриный помет. Основные способы биотехнологической переработки: — в органо-минеральные удобрения, — компостирование, — получение биогаза Отходы с очистных сооружений – осадочный ил, активный ил. Основные способы переработки: — вывоз в накопители или отвалы в обезвоженном виде, — сжигание, — аэробная стабилизация, — компостирование, — анаэробное сбраживание в метантенках, — внесение в качестве удобрения в почвы Донные ил и осадки Твердые бытовые отходы (ТБО)

РХТУ АЕКПромышленные отходы – строительные материалы, черные и цветные металлы, стекло, резино-технические изделия, пластики, гальванические шламы и т. д. Особая категория – отходы с высоким содержанием радионуклидов и тяжелых металлов. Биотехнологические методы переработки промышленных отходов: — биовыщелачивание – для удаления тяжелых металлов (гальваношламы, доменные шлаки, строительные материалы и др. ); — биодеструкция органических материалов (например, для перевода радионуклидов или тяжелых металлов в растворимую форму и дальнейшей их обработки физическими и химическими методами; биомодификация – для улучшения характеристик строительных материалов (бетона, цемента и др. ) при добавлении в качестве связующих компонентов микробной биомассы, для повышения прочности пластиков, резино-технических изделий, древесных материалов и других отходов при их вторичной переработке.