5.5. Экологическая безопасность производства – проблемы и решения.

Главными особенностями микробиологических производств, вызывающими их повышенную экологическую опасность являются

• использование в больших количествах живых микроорганизмов,

• применение в производстве веществ, являющимися питанием для дикоживущих микроорганизмов.

Следует отметить, что даже непатогенные микроорганизмы, поскольку они имеют в своем составе белки, чуждые для человеческого организма, могут быть достаточно сильными аллергенами. Поэтому газовые выбросы со стадий биосинтеза и сушки веществ, содержащих биомассу, должны подвергаться хорошей очистке. Обычно применяются системы мокрой очистки: «циклон – скруббер (труба Вентури) – циклон». При работе этих систем образуется значительное количество загрязненных стоков.

Грязные стоки образуются при промывке оборудования на всех стадиях. Очистка этих разбавленных стоков с содержанием ХПК до 10000 представляет серьезную проблему. Обычно решение этой задачи ложится на плечи проектировщиков, так как в исходных данных необходимая информация, как правило, отсутствует.

Традиционный способ – станция биологической очистки – требует значительных капиталовложений и строительных объёмов. Поэтому в последнее время все чаще применяется мембранный метод – гиперфильтрация (обратный осмос). У этого метода, однако, есть недостаток: он металлоёмок, а стоимость фильтрующих материалов пока ещё достаточно высока.

Наиболее перспективным, на наш взгляд, является упаривание стоков с использованием термокомпрессоров. Напомним, что в термокомпрессоре пары испаренной воды сжимаются и направляются в рубашку выпарного аппарата. При этом, в результате сжатия, температура конденсации паров становится выше температуры кипения упариваемой жидкости в кипятильнике, пары конденсируются и возвращают тепло затраченное на испарение обратно. То есть мы имеем дело с тепловым насосом. При этом работа затрачиваемая на перенос тепла относится к этому теплу как

(Т₂ – Т₁)/Т₁

где: Т₁ – температура кипения, Т₂ - температура конденсации, ⁰К.

Поскольку разница температур невелика (10-12⁰К), а Т₁ имеет величину около 400⁰К, легко видеть высокую экономичность этого метода.

За рубежом этот метод очистки стоков применяется достаточно широко. Выпускаются даже специализированные компрессоры для «дожима выпара».

Следует отметить, что в упомянутых выше методах мы просто меняем одну проблему на другую – куда деть концентрированные жидкие отходы.

К счастью, в качестве сырья для микробиологического синтеза обычно применяются вещества, усваиваемые живыми организмами. Только часть этих веществ используется нашими штаммами-продуцентами. Остаток же также может быть использован как в кормлении животных, так и для питания почвенных микроорганизмов и растений. Поэтому жидкие концентрированные отходы биотехнологических производств часто используются после высушивания в качестве кормовых добавок и органических удобрений. Очевидно, что, поскольку при сушке затрачивается достаточно много тепла, следует стремиться при получении жидкого концентрированного стока добиваться в нём максимально высокой концентрации СВ. С этой точки зрения преимущество упаривания (возможно получать до 50-60%СВ) перед гиперфильтрацией (10-15%СВ) неоспоримо.

Кроме стадий приготовления питательных сред, биосинтеза и первичной переработки КЖ (отделение биомассы, ультрафильтрация и т.п.), в биотехнологическом производстве имеются стадии выделения и очистки целевого продукта. В фармацевтическом производстве это, как правило, индивидуальное химическое вещество и поэтому здесь используются те же процессы, что в тонком органическом синтезе, с теми же экологическими неприятностями.

На этих стадиях используются летучие органические растворители. Они имеют различную степень токсичности и поэтому вентиляционные выбросы из соответствующих помещений должны очищаться, а сами уловленные вещества либо уничтожаться, либо возвращаться после очистки в процесс.

В процессе использования растворителей образуются загрязненные растворы, которые могут или сжигаться, или подвергаться отгонки растворителей. Образующиеся концентраты далее высушиваются либо под вакуумом, либо в токе инертного газа. Пары растворителей конденсируются или адсорбируются. Осадки, в зависимости от состава, либо уничтожаются, либо повергаются захоронению, либо используются.

Перечисленные выше операции должны быть в обязательном порядке отображены на ПТС, аппаратурно-технологической схеме, в Описании технологического процесса и в материально-энергетическом балансе.