Очистка сточных вод в биореакторе с переменным количеством носителей иммобилизованного ила

Применение для очистки сточных вод микроорганизмов, прикрепленных к инертной синтетической загрузке, позволяет увеличить окислительную способность аэротенка-биореактора. Изучена зависимость концентрации свободно плавающего ила от удельной длины инертной загрузки носителя иммобилизованного ила. Эксперимент проведен на физической модели биореактора, представляющей собой поперечный вертикальный разрез промышленного аэротенка-биореактора. Концентрация свободно плавающего ила контролировалась по методу светопропускания с использованием люксметра. Найдено уравнение для математического выражения зависимости концентрации свободно плавающего ила от количества удельных погонных метров ершовой загрузки, размещенной в биореакторе. Полученная формула позволяет рассчитать концентрацию свободно плавающего ила при заданной длине носителей иммобилизованного ила. Определена масса иммобилизованного ила на погонном метре ершовой загрузки в зависимости от удельного количества ершей в биореакторе. Показано изменение массы иммобилизованного ила на загрузке от количества ершей и их расположения в поперечном вертикальном сечении биореактора. Установка блоков биологической загрузки в центральном пространстве биореактора по его длине способствует увеличению дозы иммобилизованного ила по сравнению с их установкой по ширине аэротенка. Найдено, что эффективность воздушной среднепузырчатой регенерации иммобилизованного ила не зависит от удельной длины ершовой загрузки: уменьшение удельной длины загрузки с ~60 до ~10 пог. м/м³ во всех опытах соответствовало ~93% эффективности регенерации. Увеличение суммарной дозы свободно плавающего и иммобилизованного ила позволяет интенсифицировать процесс очистки стоков.

1. Ермолин Ю.А., Алексеев М.И. Промышленная очистка сточных вод как управляемый процесс // Вода и экология: проблемы и решения. 2017. N 2 (70). С. 18–26. https://doi.org/10.23968/2305-3488.2017.20.2.18-27

2. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками. М.: АКВАРОС, 2003. 512 с.

3. Кирей В.А., Юхневич Г.Г. Влияние технологического режима аэротенков очистных сооружений канализации на видовой состав активного ила // Актуальные проблемы экологии: сб. науч. ст. XII Междунар. науч.-практ. конф. (Гродно, 04–06 октяб- ря 2017 г.). Гродно: ЮрСаПринт, 2017. С. 208–210.

4. Швецов В.Н., Морозова К.М., Смирнова И.И., Семенов М.Ю., Лежнев М.Л., Рыжаков Г.Г. [и др.]. Технологическая эффективность биозагрузки производства ООО «Техводполимер» // Водоснабжение и санитарная техника. 2007. N 2. С. 33–40.

5. Швецов В.Н., Морозова К.М., Смирнова И.И., Семенов М.Ю., Лежнев М.Л., Рыжаков Г.Г. [и др.]. Использование блоков биологической загрузки на сооружениях очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2010. N 10. ч. 2. С. 25–31.

6. Долженко Л.И. Иммобилизация активного ила на носителях биореактора в условиях нитрификации и денитрификации // Образование и наука в современном мире. Инновации. 2016. N 4. С. 150–158

7. Залетова Н.А., Воронов Ю.В. Новые технологии для решения современных задач очистки сточных вод // Вестник МГСУ. 2012. N 2. С.109–111.

8. Саблий Л.А., Бляшина М.В. Использование анаэробно-аэробного биореактора для очистки сточных вод // Водоочистка. 2013. N 4. С. 19–23.

9. Жмур Н.С. Новые аспекты причин вспухания активного ила на очистных сооружениях // Экология и промышленность России. 2011. N 4. С. 44–50.

10. Litti Yu.V., Nekrasova V.K., Kulikov N.I., Siman'kova M.V., Nozhevnikova A.N. Detection of anaerobic processes and microorganisms in immobilized activated sludge of a wastewater treatment plant with intense // Microbiology. 2013. Vol. 82. Issue 6. P. 690– 697. https://doi.org/10.1134/S0026261713060076

11. Куликов Н.И., Райманов А.Я., Омельченко Н.П., Чернышов В.Н. Теоретические основы очистки воды. Донецк: НОУЛИДЖ, 2009. 298 с.

12. Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю., Камалов Р.Т. Динамика и видовой состав биоценоза иммобилизованного ила на ершовой загрузке // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9. N 1. С. 60–66. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-1-60-66

13. Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю. Восстановление видового состава биоценоза аэрируемых сооружений после длительного простоя // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. N 1. С. 77–83. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-1-77-83

14. Маркевич Р.М., Гребенчикова И.А., Роденко А.В., Вострова Р.Н. Особенности биоценоза активного ила, находящегося в свободном состоянии и иммобилизованного на полимерном носителе // Труды БГТУ. N 4. Химия, технология органических веществ и биотехнология. 2013. N 4 (160). С. 219–223.

15. Delforno T.P., Lacerda G.V.Jr., Sierra-Garcia I.N., Okada D.Y., Macedo T.Z., Varesche M.B.A., et al. Metagenomic analysis of the microbiome in three different bioreactor configurations applied to commercial laundry wastewater treatment // Science of the Total Environment. 2017. Vol. 587-588. P. 389–398. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.02.170

16. Kul’kov V.N., Solopanov E.Yu. Intensification of biological wastewater treatment in a bioreactor // IOP Conference Series: Materials Science and Engine-ering. 2019. Vol. 667. P. 012051. https://doi.org/10.1088/1757-899X/667/1/012051

17. Ferrera I., Sánchez O. Insights into microbial diversity in wastewater treatment systems: how far have we come? // Biotechnology Advances. 2016. Vol. 34. Issue 5. P. 790–802. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2016.04.003

18. Martí-Calatayud M.C., Schneider S., Yüce S., Wessling M. Interplay between physical cleaning, membrane pore size and fluid rheology during the evolution of fouling in membrane bioreactors // Water Research. 2018. Vol. 147. P. 393–402. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.10.017

19. Hamza R.A., Sheng Z., Iorhemen O.T., Zaghloul M.S., Tay J.-H. Impact of food-to-microorganisms ratio on the stability of aerobic granular sludge treating high-strength organic wastewater // Water Research. 2018. Vol. 147. P. 287–298. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.09.061

20. Кульков В.Н., Солопанов Е.Ю. Водовоздушная регенерация ершовой загрузки в аэротенке: монография. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2020. 162 с.