Bruce E. Rittmann

Suv resurslari va atrof-muhit muhandisligi bo'yicha McGraw-Hill seriyasi
Atrof-muhit biotexnologiyasi:
Prinsiplar va ilovalar







Bruce E. Rittmann • Perry L. McCarty
Atrof-muhit biotexnologiyasi:
PRINSİPLAR VA QO'LLANISHLAR
Bruce E. Rittmann
Northwestern University, Evanston, Illinois


Perry L. McCarty
Stanford University, Stanford, California


Boston Burr Ridge, IL Dubuque, IA Madison, WI New York San Francisco St. Louis
Bangkok Bogota Caracas Lisbon London Madrid
Mexico City Milan New Delhi Seoul Singapore Sydney Taipei Toronto
SO'Z SO'Z
Atrof-muhit biotexnologiyasi atrof-muhitni yaxshilash uchun mikroorganizmlardan foydalanadi
sifat. Bu yaxshilanishlarga ifloslantiruvchi moddalarning havoga chiqishini oldini olish kiradi
atrof-muhit, ifloslangan muhitni tozalash va qimmatbaho narsalarni yaratish
insoniyat jamiyati uchun resurslar. Atrof-muhit biotexnologiyasi jamiyat uchun muhim va
texnik intizom sifatida haqiqatdan ham noyobdir.
Atrof-muhit biotexnologiyasi tarixiy va eng zamonaviy hisoblanadi. Mikrobiologik
kabi 20-asr boshlarida ishlab chiqilgan davolash texnologiyalari
faollashtirilgan loy va anaerob hazm qilish, bugungi kunda asosiy tayanch bo'lib qolmoqda. Xuddi shu paytni o'zida,
juda zamonaviy muammolarni hal qilish uchun doimiy ravishda yangi texnologiyalar joriy etilmoqda,
xavfli kimyoviy moddalarni zararsizlantirish kabi. Xarakterlash uchun foydalaniladigan muhim vositalar
va atrof-muhit texnologiyasidagi nazorat jarayonlari ham o'nlab yillar davom etadi. Misol uchun,
Uchuvchi to'xtatilgan qattiq moddalar kabi an'anaviy biomassa o'lchovlari o'z xususiyatlarini yo'qotmagan
molekulyar biologiya vositalari xilma-xillikni o'rganishga imkon bergan bo'lsa ham, dolzarbligi
mikrob jamoalari. .
Atrof-muhit biotexnologiyasidagi jarayonlar yaxshi o'rnatilgan tartibda ishlaydi
mikrobiologiya va muhandislik tamoyillari, lekin bu tamoyillarni odatda qo'llash
ma'lum darajada empirizmni talab qiladi. Garchi printsiplar o'rnini bosa olmasa ham,
empirizmni qabul qilish kerak, chunki materiallar atrof-muhit biotexnologiyasi bilan ishlangan
tabiatan murakkab bo‘lib, vaqt va makon jihatidan o‘zgarib turadi.
Muhandislik tamoyillari miqdoriy vositalarga olib keladi, tamoyillari esa
mikrobiologiya ko'pincha kuzatuvchidir. Agar jarayonlar bo'lsa, miqdorni aniqlash juda muhimdir
ishonchli va tejamkor bo'lishi kerak. Biroq, mikrobial jamoalarning murakkabligi
Atrof-muhit biotexnologiyasida ishtirok etish ko'pincha miqdoriy jihatdan tashqarida
tavsif; noaniq kuzatuvlar eng katta ahamiyatga ega.
Atrof-muhit biotexnologiyasi: printsiplar va ilovalar, biz ularni bog'laymiz
atrof-muhit biotexnologiyasining turli qirralari. Bizning strategiyamiz asosiyni rivojlantirishdir
tamoyillarni o'z ichiga olgan dastlabki besh bobda tushunchalar va miqdoriy vositalar
kitobning bir qismi. Biz ta'riflaganimizdek, biz doimo ushbu tamoyillarga murojaat qilamiz
6-15-boblardagi ilovalar. Bizning mavzuimiz barcha mikrobiologik jarayonlar
tushunarli, bashorat qilinadigan va birlashtirilgan tarzda o'zini tuting. Shu bilan birga
vaqt, har bir ilova tushunilishi kerak bo'lgan o'ziga xos xususiyatlarga ega. Maxsus
xususiyatlar umumiy tamoyillarni bekor qilmaydi yoki chetlab o'tmaydi. Buning o'rniga ular to'ldiradi
tamoyillari va eng foydali printsiplar nuqtai nazaridan tushuniladi. Atrof-muhit biotexnologiyasi: printsiplar va qo'llanmalar bitiruvchilar uchun mo'ljallangan.
atrof-muhit uchun mikrobiologik jarayonlardan foydalanadigan o'quv dasturlari darajasidagi kurslar
sifat nazorati. Kitob yuqori darajadagi matn sifatida ham mos bo'lishi kerak
bakalavriat kurslari va kasbiy faoliyat bilan shug'ullanuvchilar uchun keng qamrovli manba sifatida
atrof-muhit biotexnologiyasini o'z ichiga olgan amaliyot va tadqiqotlar.
Atrof-muhit biotexnologiyasi bo'yicha material: printsiplar va ilovalar
bir yoki bir nechta kurslarda foydalanish mumkin. Hali yaxshi ma'lumotga ega bo'lmagan talabalar uchun
mikrobiologiyada 1-bob taksonomiya, metabolizm, genetika,
va mikrob ekologiyasi. 1-bob mikrobiologiya tushunchalarini ko'rib chiqadi
SO'Z SO'Z
quyidagi tamoyillar va ilovalarni tushunish uchun eng zarur. Bob
1 atrof-muhit mikrobiologiyasi bo'yicha birinchi kurs uchun matn bo'lib xizmat qilishi mumkin yoki bo'lishi mumkin
tayyorgarlik jarayonida bilimlarini yangilashi kerak bo‘lgan talabalar uchun manba sifatida foydalaniladi
ko'proq jarayonga yo'naltirilgan kurs, tadqiqot yoki amaliyot uchun.
Printsiplar bo'limining "o'zagi" 2, 3, 4 va 5-boblarda mavjud.
2-bob stoxiometriya va energetikani tavsiflash uchun miqdoriy vositalarni ishlab chiqadi
mikrobial reaktsiyalar: mikroorganizmlar nimani va qancha iste'mol qiladi va
mahsulot. Stokiometriya miqdoriy vositalarning eng asosiysidir. Boblar
3 va 4 kinetika uchun miqdoriy vositalarni muntazam ravishda ishlab chiqadi: materiallar qanchalik tez
iste'mol qilinadi va ishlab chiqariladi. Ishonchlilik va iqtisodiy samaradorlik qo'llashga bog'liq
to'g'ri kinetika. 5-bobda massa muvozanatining tamoyillari qanday qo'llanilishi tasvirlangan
amaliyotda qo‘llaniladigan reaktorlar diapazoniga stoxiometriya va kinetikani qo‘llash.
6 dan 15 gacha bo'limlar ilovalar bo'limini o'z ichiga oladi. Har bir bo'lim o'z ichiga oladi
asosiy mikroorganizmlarning stexiometriyasi va kinetikasi haqidagi ma'lumotlar, shuningdek
stoxiometrik yoki kinetik parametrlar tomonidan osonlik bilan qo'lga kiritilmaydigan xususiyatlar.
Har bir bobda jarayonlar davolash maqsadlariga erishish uchun qanday tuzilganligi tushuntiriladi
va yaxshi dizayn uchun miqdoriy mezonlar qanday. Maqsad printsiplarni bog'lashdir
iloji boricha to'g'ridan-to'g'ri mashq qilish.
Bir ma'noda, ilovalar bo'limlari ko'proq yoki kamroq tartibda joylashtirilgan
eng an'anaviydan ko'p modemgacha. Misol uchun, 6, 7 va 8-boblarda
kabi biologik parchalanadigan organik moddalarni o'z ichiga olgan oqava suvlarni aerobik tozalash
kanalizatsiyadagi BOD, 14 va 15-boblar esa xavfli moddalarning biologik parchalanishiga bag'ishlangan
kimyoviy moddalar. Kanalizatsiyani aerobik tozalash 20-asr boshlarida kuzatilishi mumkin,
bu uni juda an'anaviy qiladi. Xavfli kimyoviy moddalarning detoksifikatsiyasi boshlandi
1980-yillarda asosiy davolash maqsadi. Boshqa tomondan, 6-8-boblar
an'anaviy maqsadga erishish uchun yangi paydo bo'lgan texnologiyalarni tasvirlab bering. Shunday qilib, esa
maqsad an'anaviy bo'lishi mumkin, unga erishish uchun ishlatiladigan fan va texnologiya bo'lishi mumkin
juda modem. Biz kitobda uchramaydigan “Murakkab tizimlar” bobini tayyorladik
kitobni o'rtacha uzunlikda saqlashga intilishda. Veb-sayt bo'limi kengaytirilgan
1 dan 5 gacha bo'lgan bo'lim tamoyillari barqaror bo'lmagan tizimlarni muntazam ravishda davolash orqali
(to'xtatilgan va biofilm) va murakkab ko'p turdagi o'zaro ta'sirga ega tizimlar.
MakGrou-Xill ushbu bobni mavjud bo'lishi uchun veb-saytga joylashtirishga rozi bo'ldi
qiziquvchilarga. Kitobning rasmiy veb-saytiga ega bo'lish boshqasini ta'minlaydi
afzalligi: Endi bizda tuzatishlarni joylashtirish uchun qulay joy bo'ladi
kitobda qoladigan muqarrar xatolar. Ehtimol, kitobga oid boshqa narsalar ham bo'lar
vaqt o'tishi bilan biz joylashtirmoqchi bo'lgan narsalar; Biz o'quvchini vaqti-vaqti bilan taklif qilamiz
veb-sahifani tekshiring. Atrof-muhit biotexnologiyasi veb-saytining URL manzili
http://www.mhhe.com/engcs/civil/rittmann/.
Atrof-muhit biotexnologiyasining muhim xususiyatlaridan biri: tamoyillar va
Ilovalar shundaki, unda ko'plab misollar mavjud. Bu muammolar ko'rsatadi
mikrob ekanligini tushunish uchun vositalardan foydalanishning bosqichma-bosqich tartiblari
tizimlar ishlaydi yoki davolash jarayonini loyihalash uchun. Ko'pgina hollarda, misol orqali o'rganish
eng samarali yondashuv bo'lib, biz unga katta e'tibor beramiz.
Har bir bobda "uy vazifasi" sifatida berilishi mumkin bo'lgan ko'plab muammolar mavjud.
sinfda qo'shimcha misollar sifatida ishlatiladi yoki o'quv qurollari sifatida ishlatiladi. Muammolar oralig'i
doirasida.
SO’Z SO’Z
Ba'zilari oddiy bo'lib, faqat bitta hisob yoki qisqa tushuntirishni talab qiladi
javob. Boshqa ekstremalda ko'p bosqichlarni talab qiladigan keng ko'lamli muammolar mavjud
sahifalar. Aksariyat muammolar o'rta darajada. Shunday qilib, o'qituvchi yoki talaba mumkin
oddiy, bir tushunchali masalalardan keng qamrovli masalalarga bosqichma-bosqich o'tish
ko'plab tushunchalarni birlashtiradi. Kompyuter jadvallari ba'zi hollarda juda foydali,
ayniqsa murakkab yoki iterativ echimlar kerak bo'lganda.
Notada bir xillikni targ'ib qilish maqsadida biz moslashishni tanladik
"Biologik oqava suvlarni tavsiflashda foydalanish uchun tavsiya etilgan yozuv
Davolash jarayonlari" xalqaro miqyosda kelishilgan va Suvda nashr etilgan
Tadqiqot 16, 1501-1505 (1982). Umid qilamizki, bu boshqalarni ham xuddi shunday qilishga undaydi,
chunki bu oramizda ancha yaxshi muloqotni osonlashtiradi.
Ushbu matn umumiy tamoyillarga, atrof-muhitni qo'llashga nisbatan juda qisqa
biotexnologiya va kerak bo'lgan ko'plab o'ziga xos mexanik tafsilotlar
biologik tizimlarni umumiy loyihalashda ko'rib chiqing. Biz diqqat markazida bo'lishni tanladik
tamoyillari va qo'llanilishi. Muayyan dizayn tafsilotlari uchun biz boshqa havolalarni taklif qilamiz,
Masalan, shahar oqava suvlarini tozalash inshootlarining ikki jildli loyihasi,
Suv muhiti fedeJ tomonidan birgalikda nashr etilgan (Amaliy qo'llanma №8)
va Amerika qurilish muhandislari jamiyati (Muhandislik bo'yicha qo'llanma va hisobot
Amaliyot № 76).
Fursatdan foydalanib, ko'plab ajoyib talabalarimiz va hamkasblarimizga minnatdorchilik bildiramiz,
bizga yangi g'oyalarni o'rgatgan, bizni uzoq va chuqurroq qarashga ilhomlantirgan va to'g'rilagan
bizning tez-tez xatolarimiz. Raqamlar juda ko'p, lekin siz kimni bilasiz
Siz. Atrof-muhit biotexnologiyasi bo'yicha barcha talabalarga alohida minnatdorchilik bildiramiz
so'nggi bir necha yil ichida darslar. Bu talabalar birinchi bo'limimizga bo'ysundilar
qoralamalar yaratdi va bizga ijobiy fikr-mulohazalar va ko'plab tuzatishlar berdi. rahmat
hamma narsa uchun siz.
Ayrim shaxslar o'z hissalarini qo'shdilar, bu esa hozir to'g'ridan-to'g'ri kitobga olib keldi
chop etishda. Viraj deSilva va Metyu Pettis model simulyatsiyasini taqdim etdilar
veb-saytning "Murakkab tizimlar" bo'limi. Doktor. Gen F. Parkin va Jan M.
VanBriesen keng ko'lamli takliflar va tuzatishlar berdi. Pablo Pasten va
Chrysi Laspidou Yechimlardagi ko'plab muammolarga yechimlar taqdim etdi
Qo'llanma. Janet Soule va Rose Bartosch BER qo'lyozmasini yaratish uchun shifrlashdi
1, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12 va 15-boblarning barchasi yoki bir qismi uchun original elektron fayllar.
Doktor Saburo Matsui va Atrof-muhit sifatini nazorat qilish tadqiqot markazi
(Kyoto universiteti) BER uchun dam olish joyini taqdim etdi, shunda u hammasini tugatishi mumkin edi
matnning tafsilotlarini o'z vaqtida McGraw-Hillga yuboring. Nihoyat, Merli va Martaga bizni sevgani uchun rahmat, hatto biz ham bo'lganimizda ham
“kitob loyihasi” bilan ovora.
Bruce E. Rittmann