Розробка біотехнології переробки масових форм гідробіонтів
Вантажиться...
Файли
Дата
2019-12-18
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 03.00.20 – Біотехнологія.
У дисертації вирішено завдання щодо розробки безвідходної біотехнології отримання біопалива ІІ генерації (метановмісної газової суміші) за використанням нового, відновлювального субстрату – біомаси ціаней та застосуванням дигестату як органо-мінерального добрива для потреб сільського та лісового господарства.
Досліджено й розкрито фізико-хімічний та біологічний аспекти процесу біометаногенезу, встановлено послідовність біохімічних реакцій при виробництві біогазу із СЗВ та з’ясовано їх особливості. Визначено видовий склад вихідного субстрату для біометаногенезу та його мікробіологічні характеристики. Встановлено хімічний склад зразків біогазу різного походження та здійснено порівняльний аналіз їх фізичних властивостей.
Вдосконалено традиційну біотехнологію отримання біогазу за рахунок використання нового субстрату – надлишкової органічної речовини гідробіонтів з плям «цвітіння», яка складається в основному з біомаси ціанобактерій. Розроблено новий екологічно безпечний технологічний процес, що забезпечує раціональне використання відновлювальних природних ресурсів (утилізацію гідробіонтів).
Обґрунтовано доцільність застосування як енергетичного першоджерела надлишкової біомаси ціанобактерій, яка утворюється під час «цвітіння» водойм. Змодельовано процес біометаногенезу у лабораторних умовах. Визначено еколого-економічне значення СЗВ та перспективи ефективного використання їх біомаси та обґрунтувано наукові засади безпечної біотехнології переробки біомаси ціаней. Розроблено віртуальний комплекс технологічного процесу виробництва метану та добрива з моно- та мультисубстратів на основі біомаси ціанобактерій та інших масових форм гідробіонтів, а також традиційних джерел органічної речовини (відходи харчової промисловості та сільськогосподарського виробництва, листовий опад зелених зон населених пунктів, активний мул і осад очисних споруд тощо).
Результати досліджень використовуються в навчальному процесі Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського та Полтавського національного педагогічного університету імені В.Г. Короленка. Практичні рекомендації застосовуються у природоохоронній діяльності об’єкту природно-заповідного фонду України – парку-пам’ятки садово-паркового мистецтва у м. Кременчук «Ювілейний», а також на комплексних очисних спорудах КП «Кременчукводоканал».
Thesis for a Candidate Degree in Technical Sciences (PhD): Specialty 03.00.20 – Biotechnology. – Odesa National Academy of Food Technologies of the Ministry of Education and Sciences of Ukraine, Odesa, 2019. In the Thesis solved the issue of the development of non-waste biotechnology for receiving the 2nd generation biofuel (gas mixture containing methane) with the use of a new renewable substrate – biomass of cyanobacteriae and further application of a digestate as organic and mineral fertilizer for the purposes of agriculture and forestry. Physical and chemical aspects of bio-methanogenesis were disclosed and researched; the sequence of bio-chemical reactions in production of biogas from blue-green algae was established and their features were determined. The species composition of the initial substrate for bio-methanogenesis and its microbiological properties were determined. The chemical composition of biogas samples of different origin has been established and comparative analysis of their physical properties has been carried out. The traditional biotechnology of biogas production has been improved through the use of a new substrate – anexcess hydrobionts organic matter from «blooming» spots, which consists mainly of the cyanobacteria biomass. A new environmentally safe technological process, which ensures rational use of natural resources, has been developed. The practicability of the use of a cyanobacteria biomass that appears during the «bloom» of water reservoirs has been substantiated. The ecological and economic importance of blue-green algae and prospects of their biomass use were determined, and the scientific foundations for safe cyanobacteria biomass processing have been substantiated. The virtual complex of technological process for the production of methane and fertilizer from mono- and multisubstrates based on cyanobacteria biomass and other hydronionts mass forms, as well as traditional sources of organic matters (like food industry and agricultural wastes, leaf litter from green zones of populated areas, activated sludge of waste treatment facilities, etc.) has been developed. The results of the research are used in the educational process of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskiy National University and Poltava V.G. Korolenko National Pedagogical University. Practical recommendations are applied during the environmental activities at the natural reserve fund of Ukraine and reserve fund object – the «Yuvileinyi» park, a monument of landscape art in the city of Kremenchuk, as well as at the water treatment facilities of the «Kremenchukvodokanal» utility company.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 03.00.20 – Биотехнология. – Одесская национальная академия пищевых технологий Министерства образования и науки Украины, Одесса, 2019. В диссертации решена задача по разработке безотходной биотехнологии получения биотоплива IІ поколения (метаносодержащей газовой смеси) с использованием нового, возобновляемого субстрата – биомассы цианей и применением дигестата как биоудобрения в сельском и лесном хозяйстве. Исследованы и раскрыты физико-химический и биологический аспекты процесса биометаногенеза, установлена последовательность биохимических реакций при производстве биогаза из СЗВ и выяснены их особенности. Исследован видовой состав исходного субстрата для биометаногенеза, доказана доминирующая роль цианобактерий вида Microcystis aeruginosa Kützing в пятнах «цветения». Определены его микробиологические характеристики – в ходе микроскопирования был определён средний диаметр микроцистиса, который составил 3,14 мкм. Объём его среднестатистической клетки, имеющей шаровидную форму, составил около 15 мкм3, а её масса соответственно 15 мкг. Установлен химический состав проб биогаза различного происхождения (содержание метана от 55 % – из субстрата на основе активного ила до 73% – на основе биомассы цианобактерий) и осуществлен сравнительный анализ их физических свойств. Усовершенствована традиционная биотехнология получения биогаза за счет использования нового субстрата – избыточного органического вещества гидробионтов, изъятых из пятен «цветения», состоящего главным образом из биомассы цианобактерий. Разработан новый экологически безопасный технологический процесс, обеспечивающий рациональное использование возобновляемых природных ресурсов (утилизацию гидробионтов) с использованием отработанного дигестата в качестве биоудобрения. Обоснована целесообразность применения в качестве энергетического первоисточника избыточной биомассы цианобактерий, образующейся во время «цветения» водоемов. Смоделирован процесс биометаногенеза в лабораторных условиях. Определены эколого-экономическое значение СЗВ и перспективы эффективного использования биомассы. В условиях Кременчугского и Каменского водохранилищ масса Microcystis aeruginosa Kützing составляет ≈ 4,14×107 т за вегетационный период, что в пересчёте на сухой вес может составлять от 1,61 до 2,50×105 т органического вещества. Также были научно обоснованы процессы и механизмы биотехнологии её переработки. Разработан виртуальный комплекс технологического процесса производства метана и удобрения из моно- и мультисубстратов на основе биомассы цианобактерий и других массовых форм гидробионтов, а также традиционных источников органического вещества (отходы пищевой промышленности и сельскохозяйственного производства, листовой опад зеленых зон населенных пунктов, активный ил и осадок очистных сооружений и т.п.). Результаты исследований используются в учебном процессе Кременчугского национального университета имени Михаила Остроградского и Полтавского национального педагогического университета имени В.Г. Короленко. Практические рекомендации применяются в природоохранной деятельности объекта природно-заповедного фонда Украины – парка-памятки садово-паркового искусства в г. Кременчуг «Юбилейный», а также на комплексных очистных сооружениях КП «Кременчугводоканал».
Thesis for a Candidate Degree in Technical Sciences (PhD): Specialty 03.00.20 – Biotechnology. – Odesa National Academy of Food Technologies of the Ministry of Education and Sciences of Ukraine, Odesa, 2019. In the Thesis solved the issue of the development of non-waste biotechnology for receiving the 2nd generation biofuel (gas mixture containing methane) with the use of a new renewable substrate – biomass of cyanobacteriae and further application of a digestate as organic and mineral fertilizer for the purposes of agriculture and forestry. Physical and chemical aspects of bio-methanogenesis were disclosed and researched; the sequence of bio-chemical reactions in production of biogas from blue-green algae was established and their features were determined. The species composition of the initial substrate for bio-methanogenesis and its microbiological properties were determined. The chemical composition of biogas samples of different origin has been established and comparative analysis of their physical properties has been carried out. The traditional biotechnology of biogas production has been improved through the use of a new substrate – anexcess hydrobionts organic matter from «blooming» spots, which consists mainly of the cyanobacteria biomass. A new environmentally safe technological process, which ensures rational use of natural resources, has been developed. The practicability of the use of a cyanobacteria biomass that appears during the «bloom» of water reservoirs has been substantiated. The ecological and economic importance of blue-green algae and prospects of their biomass use were determined, and the scientific foundations for safe cyanobacteria biomass processing have been substantiated. The virtual complex of technological process for the production of methane and fertilizer from mono- and multisubstrates based on cyanobacteria biomass and other hydronionts mass forms, as well as traditional sources of organic matters (like food industry and agricultural wastes, leaf litter from green zones of populated areas, activated sludge of waste treatment facilities, etc.) has been developed. The results of the research are used in the educational process of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskiy National University and Poltava V.G. Korolenko National Pedagogical University. Practical recommendations are applied during the environmental activities at the natural reserve fund of Ukraine and reserve fund object – the «Yuvileinyi» park, a monument of landscape art in the city of Kremenchuk, as well as at the water treatment facilities of the «Kremenchukvodokanal» utility company.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 03.00.20 – Биотехнология. – Одесская национальная академия пищевых технологий Министерства образования и науки Украины, Одесса, 2019. В диссертации решена задача по разработке безотходной биотехнологии получения биотоплива IІ поколения (метаносодержащей газовой смеси) с использованием нового, возобновляемого субстрата – биомассы цианей и применением дигестата как биоудобрения в сельском и лесном хозяйстве. Исследованы и раскрыты физико-химический и биологический аспекты процесса биометаногенеза, установлена последовательность биохимических реакций при производстве биогаза из СЗВ и выяснены их особенности. Исследован видовой состав исходного субстрата для биометаногенеза, доказана доминирующая роль цианобактерий вида Microcystis aeruginosa Kützing в пятнах «цветения». Определены его микробиологические характеристики – в ходе микроскопирования был определён средний диаметр микроцистиса, который составил 3,14 мкм. Объём его среднестатистической клетки, имеющей шаровидную форму, составил около 15 мкм3, а её масса соответственно 15 мкг. Установлен химический состав проб биогаза различного происхождения (содержание метана от 55 % – из субстрата на основе активного ила до 73% – на основе биомассы цианобактерий) и осуществлен сравнительный анализ их физических свойств. Усовершенствована традиционная биотехнология получения биогаза за счет использования нового субстрата – избыточного органического вещества гидробионтов, изъятых из пятен «цветения», состоящего главным образом из биомассы цианобактерий. Разработан новый экологически безопасный технологический процесс, обеспечивающий рациональное использование возобновляемых природных ресурсов (утилизацию гидробионтов) с использованием отработанного дигестата в качестве биоудобрения. Обоснована целесообразность применения в качестве энергетического первоисточника избыточной биомассы цианобактерий, образующейся во время «цветения» водоемов. Смоделирован процесс биометаногенеза в лабораторных условиях. Определены эколого-экономическое значение СЗВ и перспективы эффективного использования биомассы. В условиях Кременчугского и Каменского водохранилищ масса Microcystis aeruginosa Kützing составляет ≈ 4,14×107 т за вегетационный период, что в пересчёте на сухой вес может составлять от 1,61 до 2,50×105 т органического вещества. Также были научно обоснованы процессы и механизмы биотехнологии её переработки. Разработан виртуальный комплекс технологического процесса производства метана и удобрения из моно- и мультисубстратов на основе биомассы цианобактерий и других массовых форм гидробионтов, а также традиционных источников органического вещества (отходы пищевой промышленности и сельскохозяйственного производства, листовой опад зеленых зон населенных пунктов, активный ил и осадок очистных сооружений и т.п.). Результаты исследований используются в учебном процессе Кременчугского национального университета имени Михаила Остроградского и Полтавского национального педагогического университета имени В.Г. Короленко. Практические рекомендации применяются в природоохранной деятельности объекта природно-заповедного фонда Украины – парка-памятки садово-паркового искусства в г. Кременчуг «Юбилейный», а также на комплексных очистных сооружениях КП «Кременчугводоканал».
Опис
Дігтяр С. В. Розробка біотехнології переробки масових форм гідробіонтів : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 03.00.20 "Біотехнологія" / Дігтяр Сергій Вікторович ; наук. кер. В. В. Никифоров ; Одес. нац. акад. харч. технологій, [Кременчуц. нац. ун-т ім. М. Остроградського]. - Одеса, 2019. - 23 с.
Ключові слова
біотехнологія, гідробіонти, ціанобактерії, евтрофікація, метаногенез, біоконверсія, біоенергетика, біодобриво, biotechnology, hydrobionts, cyanobacteria, eutrophication, methanogenesis, bio-conversion, bio-energetics, bio-fertilizer, биотехнология, гидробионты, цианобактерии, эвтрофикация, метаногенез, биоконверсия, биоэнергетика, биоудобрение