УППР – 10/15 создана в ходе выполнения опытно-конструкторской работы «Разработка универсальных технологий, обеспечивающих рекультивацию (санацию) земель, зараженных экотоксикантами различной природы, включая промышленные отходы, галогенсодержащие ароматические соединения и отравляющие вещества», шифр «Почва», в рамках Федеральной целевой программы «Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009-2014 годы)».
УППР – 10/15 является мобильной установкой, в состав которой входит один передвижной модуль, основная и резервная мобильные дизельные электростанции.
Передвижной модуль конструктивно представляет собой размещенный на базе полуприцепа-контейнеравоза 45 футовый контейнер, доработанный в чистое помещение (Класс 7 ИСО; эксплуатируемое состояние), в котором размещены функциональные блоки и оборудование. УППР – 10/15 может перемещаться в места дислокации по автомобильным дорогам общего назначения, железным дорогам, воздушным транспортом и по путям морского сообщения в соответствии с установленными правилами перевозки грузов.
Передвижной модуль
Основная мобильная дизельная электростанция
(номинальная мощность 60 кВт)
Резервная мобильная дизельная электростанция (номинальная мощность 30 кВт)ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УППР — 10/15
Разработанная УППР-10/15 предназначена для производства препаратов (водных суспензий и микрокапсулированных водных суспензий) для рекультивации почв, загрязненных одним загрязнителем или несколькими загрязнителями одновременно. Применение УППР-10/15 позволяет производить препараты для рекультивации непосредственно в местах проведения рекультивационных работ и решать задачи по ремедиации почв, загрязненных экотоксикантами различной природы:
- почвы, загрязненные агрохимикатами (каратэ; прометрином; метафосом, хомецином, тиурамом и др.);
- почвы, загрязненных аварийно химически опасными веществами (АХОВ), галогеносдержащими соединениями и отходами химических производств (фенолом; ксилолом; толуолом; формальдегидом; нафталином; хлорфенолами; хлоранилинами и др.);
- почвы, загрязненные отходами фармакологических производств;
- почвы, загрязненные отходами нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих производств;
- почвы, загрязненные бытовыми отходами.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ УППР — 10/15
Оборудование установки имеет следующие конструктивные решения, обеспечивающие наиболее эффективное культивирование деструкторов для ремедиации почв, загрязненных экотоксикантами различной природы:
Организация в передвижном модуле на базе 45 футового контейнера, размещенного на полуприцепе-контейнеровозе, 2-х рабочих зон, в которых размещены функциональные блоки и оборудование, а именно:
Чистого помещения (Класс 7 ИСО; эксплуатируемое состояние), предназначенного для проведения следующих технологических процессов:
- приготовление (подготовке) питательной среды;
- получение посевного материала (инокулята);
- основная ферментация;
- разделение культуральной жидкости на клеточную массу и фильтрат (фильтрация):
- отмывка клеточной массы от культуральной среды;
- приготовление готовых форм препарата;
Вспомогательного помещения, предназначенного для проведения следующих технологических процессов:
- подача пара от парогенератора для стерилизации основного оборудования, и стационарных магистралей;
- создание и поддержание циркуляции захоложенной воды;
- подача стерильного воздуха для основного технологического процесса ферментации (в ферментер и инокулятор);
- проведение стерилизации съемных магистралей, рабочих растворов в колбах или специальных лабораторных стеклянных сосудах типа «сифон»;
- накопление, очистка, дистилляция и раздача к технологическому оборудованию технической и дистиллированной воды.
Для разделения чистой зоны и вспомогательной рабочей зоны организован воздушный шлюз (тамбур). Для беспрепятственного открывания дверей и исключения непредусмотренного встречного потока воздуха из-за турбулентности, перепад давления между чистой зоной и вспомогательной рабочей зоной составляет от 5 до 20 Па.
Каждая единица основного и вспомогательного оборудования, в зависимости от назначения, входит в состав соответствующих функционально взаимосвязанных модульных блоков, а именно:
- модуля подготовки дистиллированной воды производительностью 20 л/ч с накопительной емкостью 150 л с блоком автоматического управления (предназначен для получения обессоленной воды);
- модуля стерилизации производительностью 50 кг пара/ч с блоком автоматического управления (предназначен для получения пара при стерилизации оборудования и для обеспечения режима термостатирования емкостей с рубашкой);
- модуля стерилизации автоклавированием, вертикального, объемом 80 л с блоком автоматического управления (предназначен для стерилизации автоклавированием емкостей с рабочими растворами,
- силиконовых петель перистальтических насосов, инструмента для взятия проб, шлангов);
- устройства для технологического охлаждения жидкостей (предназначено для охлаждения и рециркуляции воды, используемой в установке в технологических целях для охлаждения емкостей и для обеспечения режимов термостатирования емкостей с рубашкой);
- инокулятора объемом 5 л с обвязкой и контрольно-измерительными приборами (предназначен для культивирования посевного материала для дальнейшего получения полупродукта в ферментере);
- ферментера объемом 20 л с обвязкой и контрольно-
- измерительными приборами (предназначен для получения полупродукта методом глубинного культивирования), оснащенного системой измерения оптической плотности на базе проточного детектора Elo-Check (предназначена для непрерывного анализа оптической плотности клеточной суспензии в проточной измерительной ячейке);
- модуля для микрофильтрации и концентрирования продукта (предназначен для разделения культуральной жидкости на биомассу и фильтрат методом тангенциальной фильтрации на керамических фильтроэлементах) с дальнейшим циклическим разведением концентрата физраствором или водой для отмывки биомассы от остатков питательной среды в ферментере;
- реактора суспензирования (предназначен для приготовления водной суспензии клеток деструкторов с заданной концентрацией);
- реактора микрокапсулирования (предназначен для приготовления микрокапсулированных деструкторов);
- блока приготовления титрантов (предназначена для приготовления и хранения растворов титрантов);
- емкости для приготовления физраствора (предназначена для получения и хранения раствора, необходимого для разведения концентрата с целью его отмывки от нежелательных примесей, а также для приготовления воды для моющих растворов для CIP-мойки);
- станции CIP-мойки (предназначена для проведения процессов мойки емкостей технологического оборудования без их предварительной разборки);
- емкости для приготовления питательных сред.
Кроме того, для обеспечения технологического процесса культивирования биодеструкторов УППР-10/15 оснащена:
- блоком водоподготовки (предназначен для подготовки воды для технологического процесса);
- компрессорным блоком производительностью 230 л/мин с блоком автоматического управления (предназначен для обеспечения установки сжатым воздухом);
- пароприемником (12 портов), предназначенным для приема пара со стерилизуемых портов оборудования для исключения выброса пара в воздух рабочей зоны помещения;
- парогасителем (предназначен для охлаждения отработанного пара с целью его конденсации для сбора или слива);
- ламинарным боксом ЛБ1-К (ламинарный бокс 2А класса), предназначенным для проведения стерильных работ по подготовке растворов, дозированию, взвешиванию, контролю отобранных проб;
- лабораторным блоком, предназначенным для проведения работ по подготовке растворов, дозирования, взвешивания, контроля отобранных проб, оснащенный:
- глюкометром «Акку-Чек Актив»;
- рН-метром рН-410 (стандарт-титры, электрод комбинированный ЭСЛК-01.7, блок питания, термодатчик);
- весами лабораторными электронными СЕ623-С;
- турбидиметром HACH 2100Q (IS);
- устройством ПЭ-2010 для сушки лабораторной посуды;
- термошейкером ES-20 с платформой UP-12;
- микроскопом Микромед-1 вар. 2-20 (до 1000х; объективы-ахроматы 4х, 10х, 40х, 100МИ; окуляр 10х);
- лабораторной мебелью и одноразовой лабораторной посудой.
Система вентиляции и кондиционирования УППР-10/15 обеспечивает в стерильной зоне (чистое помещение) следующие условия: влажность воздуха не более 60 %, температура воздуха от плюс 20 до плюс 24 оС, максимально допустимыми концентрации частиц, соответствующие классу помещения 7 ИСО: 5,0 мкм (2930 частиц/м3); 1,0 мкм (83200 частиц/м3).
В УППР-10/15 организованы два входа: со стороны вспомогательной рабочей зоны и со стороны чистой зоны. Обустройство входной двери в помещение контейнера со стороны чистой зоны обеспечивает предотвращение переноса загрязнений из окружающей природной среды в чистую зону.
ПРЕИМУЩЕСТВА УППР-10/15 ПО СРАВНЕНИЮ С АНАЛОГАМИ
На сегодняшний день УППР-10/15 является единственным в мире техническим средством, предназначенным для аэробного глубинного культивирования микробиологических препаратов для рекультивации земель, загрязненных одним загрязнителем, а также микробиологических препаратов, предназначенных для проведения рекультивации земель, загрязненных одновременно двумя и более загрязнителями (препараты для рекультивации комплексные по видам загрязнений представляют собой комбинацию препаратов, индивидуальных по видам загрязнений), в соответствии со схемой, приведенной ниже.
УППР-10/15 обладает рядом преимуществ, таких как:
- установка позволяет производить комплексные препараты для рекультивации, состоящие из двух или более микроорганизмов;
- установка позволяет получать препараты двух видов, суспензированные и микрокапсулированные;
- установка позволяет производить биопрепараты для рекультивации с широким диапазоном варьирования концентрации клеток деструкторов;
- установка обеспечивает высокую степень отмывки препаратов от компонентов культуральной жидкости;
- применяется непосредственно около мест проведения работ по ремедиации почв, загрязненных экотоксикантами различной природы.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УППР-10/15
|
Наименование параметров и характеристик
|
Значение параметров и характеристик
|
|
Производительность не менее, т/год
|
по деструкторам
|
15
|
|
по микрокапсулированным деструкторам
|
10
|
|
Концентрация клеток не менее, кл/мл
|
в препаратах в виде водных суспензий деструкторов
|
106
|
|
в препаратах в виде водных суспензий микрокапсулированных деструкторов
|
106
|
|
Диапазон варьирования концентрации клеток в препарате, кл/мл
|
для препаратов в виде водных суспензий деструкторов
|
106 – 109
|
|
для препаратов в виде водных суспензий микрокапсулированных деструкторов
|
106 – 109
|
|
Установленная мощность не более, кВт
|
120
|
|
Характеристика сети питания, В; Гц
|
380/220; 50
|
|
Количество перемещаемых модулей
|
1
|
|
Габаритные размеры модуля не более, м
|
длина, м
|
14
|
|
ширина, м
|
2,5
|
|
высота, м
|
3
|
|
Нормальные значения климатических факторов внешней среды при эксплуатации
|
температура воздуха, °С
|
от плюс 10
до плюс 40
|
|
влажность не более, %
|
90
|
|
Нормальные значения климатических факторов внешней среды при хранении для сохранения работоспособности
|
температура воздуха, °С
|
от минус 10
до плюс 40
|
|
влажность, %
|
до 80
|
|
Масса модуля (без учета массы полуприцепа-контейнеровоза) не более, кг
|
10000
|
ВОЗДЕЙСТВИЕ УППР-10/15 НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Несмотря на то, что производственные штаммы, используемые для производства препаратов для рекультивации, являются природными микроорганизмами и не патогенны для человека и животных, а препараты на их основе не токсичны, технология изготовления препаратов включает комплекс мер, обеспечивающих наряду с высоким уровнем культуры производства полную безопасность производства для окружающей среды.
Организация производства обеспечивает его асептичность и исключает попадание продуктов биосинтеза и компонентов питательных сред в окружающую среду за счет использования закрытых методов засева ферментера, выращивания культуры в герметичных аппаратах, систем очистки воздуха. Все работы на УППР-10/15 производятся в помещении, имеющем приточно-вытяжную вентиляцию с очисткой выбрасываемого в атмосферу воздуха, что позволяет исключить попадание клеток микроорганизмов в окружающую среду и, таким образом, исключить биологические факторы воздействия на окружающую среду.
Конструктивные особенности оборудования и организация технологического процесса исключают попадание загрязняющих веществ в почву и растительные покровы.
Уровень электромагнитного излучения устройств, используемых при эксплуатации установки, в соответствии с СН 2.2.4/2.1.8.055-96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)» принципиально низкий.
Основным источником шума при работе установки является работа дизель генератора. На границе санитарно-защитной зоны, которая составляет 100 м, эквивалентный уровень звука не превысит 21 дБА, максимальный уровень звука – 37,6 дБА, что соответствует требованиям СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки».
Поэтому возможными источниками негативного воздействия на окружающую среду при работе УППР-10/15 являются химические факторы воздействия (выбросы загрязняющих веществ в атмосферу).
При работе УППР-10/15 можно выделить следующие источники загрязнения атмосферы:
- труба вытяжной вентиляции;
- дымовая труба двигателя внутреннего сгорания основной мобильной дизельной электростанции.
В атмосферу выбрасываются загрязняющие вещества 10-ти наименований в незначительных количествах.
Характеристика источников загрязнения атмосферы
|
Наименование источника выделения загрязняющих веществ
|
Наименование загрязняющего вещества
|
Количество ЗВ, выбрасываемых в атмосферу
|
|
Максимальное, г/с
|
Суммарное, т/год
|
|
Труба вытяжной вентиляции
|
Гидроксид натрия
|
1,31·10-5
|
2,59·10-4
|
|
Соляная кислота
|
1,32·10-4
|
3,36·10-3
|
|
Дымовая труба основной мобильной дизельной электростанции
|
Азота диоксид (Азот (IV) оксид)
|
0,21133
|
5,478
|
|
Керосин
|
0,08055
|
2,088
|
|
Углерод черный (сажа)
|
0,01388
|
0,360
|
|
Сера диоксид (Ангидрид сернистый)
|
0,0333
|
0,863
|
|
Формальдегид
|
0,0333
|
0,863
|
|
Бенз/а/пирен
|
3,30·10-7
|
8,55·10-6
|
|
Азота оксид (Азот (II) оксид)
|
0,0266
|
0,689
|
|
Углерод оксид
|
0,1722
|
4,463
|
Воздействия на животный мир в ходе эксплуатации УППР-10/15 не ожидается, так как единственным источником воздействия на окружающую среду являются незначительные промышленные выбросы.
В результате годовой работы УППР-10/15 образуется 2,2 тонны отходов, основную часть которых составляют отходы культуральной жидкости 5 класса опасности.
Таким образом, степень воздействия УППР-10/15 на окружающую среду оценивается как допустимая.