К. т. н. Семенова О. І, к. т. н. Бублієнко Н. О, Фирсова Ю. С.

Національний університет харчових технологій, Україна

Очищення стічних вод від сполук нітрогену

Основною причиною забруднення водних басейнів є скид неочищених та недостатньо очищених стічних вод різного походження. Підвищення концентрації сполук нітрогену в стічних водах призвело до погіршення якості води у поверхневих водоймах, які є основним джерелом господарсько-питного водопостачання для переважної більшості українців. У ряді водойм на території України зафіксовано перевищення норм за нітрогеном – у 2-15 разів. Наслідками забруднення сполуками нітрогену стічних вод є евтрофікація, яка обумовлюється гіпертрофованим розвитком водоростей («цвітіння») та зниження вмісту кисню. У стічних водах нітроген присутній у складі органічних (білки, амінокислоти і сечовина) та неорганічних сполук (амонійний, нітритний, нітратний). Стічні води, які утворюються на підприємствах харчової промисловості, містять дуже високі концентрації сполук нітрогену, в основному у вигляді амонійного, наприклад, молокозаводи та м’ясокомбінати – 60-100 мг/дм³, пивзаводи – 30-50 мг/дм³. Застосовані технічні рішення для біологічного очищення стічних вод не забезпечують ефективного видалення сполук нітрогену до потрібної гранично-допустимої концентрації для скиду у водойми, тому актуальною є розробка нової технології, яка забезпечить високу ефективність очищення стічних вод від сполук нітрогену.

Для дослідження процесів та технологічних параметрів біологічного очищення стічних вод від сполук нітрогену використовували експериментальну установку анаеробних і аеробних біореакторів, обладнаних волокнистими носіями для іммобілізації мікроорганізмів. Дослідження проводили на штучно створеному розчині на основі полісолодового екстракту «ПОЛІСОЛ».

За технологією анаеробно-аеробна система складається з двох анаеробних і аеробного біореакторів, з'єднаних послідовно, з протоком води між ними і устаткованих носіями ВІЯ для іммобілізування мікроорганізмів. Це дуже тонкі волокна, які дозволяють утримувати велику кількість мікроорганізмів. Мікроорганізми заселяють носій ззовні і всередині волокон джгутових ниток. Така система витримує великі коливання витрат стічних вод і концентрацій забруднювальних речовин на вході і забезпечує стабільну роботу очисних споруд, зокрема при залповому надходженні токсичних речовин. Середня товщина біоплівки іммобілізованих на носії «ВІЯ» мікроорганізмів становить близько 1,2-2,6 мм. На аеробній стадії біоценоз складався в основному з інфузорій, саркодові були представлені видом Arcella, коловерток, що свідчить про проходження стадії нітрифікації.

Схема руху води в лабораторних біореакторах – прямоточна. В анаеробних біореакторах забезпечували герметичність, перемішування та відведення газу. Аеробний біореактор обладнаний пневматичною системамою аерації через дрібнобульбашковий розпилювач.

Використання анаеробного процесу на перших стадіях біологічного очищення дає змогу видалити основну кількість органічних забруднень, тим самим зменшити витрати повітря на 50% в порівнянні із аеробною стадією. Потрібно зазначити, що наявність в середовищі органічних речовин сповільнює розвиток бактерій-нітрифікаторів, тому нітрифікація нітрогену починається тільки після повного окиснення органічних сполук.

За результатами досліджень концентрації сполук нітрогену становили: амонійного – 0,5-1,5 мг/дм³, нітритів – 0,01-0,04 мг/дм³ та нітратів – 8-12 мг/дм³. В результаті проведення досліджень доведено, що створення в біореакторах просторової сукцесії мікроорганізмів забезпечує малі концентрації надлишкової біомаси 40-60 г/м³. Описана технологія забезпечує очищення промислових концентрованих стічних вод: від органічних речовин за ХСК на 95-96 %; нітрогену амонійного на 97-98 %; завислих речовин на 94-95 %.

Потрібно зазначити, що осад після такої анаеробно-аеробної очистки містить велику кількість сухої речовини, хорошу водовіддачу, що дає можливість зневоднювати такий осад без додавання реагентів на центрифузі, фільтрпресі або інших пристроях. Зневоднений осад має високі мінеральні властивості і може використовуватися як добриво. Отже, сучасні біотехнологічні методи інтенсифікації процесів очищення стічних вод від сполук нітрогену дозволяють зменшити об’єм споруд, підвищити їх надійність та економічність.

Література:

1. Запольський А.К. Водопостачання, водовідведення та якість води: Підруч. Для студ. вищих навч. закладів. – К.: Вища школа, 2005. – 671 с.

2. Левандовский Л. В, Бублієнко Н. О., Семенова О. І. Природоохоронні технології та обладнання: Підруч. – К.: НУХТ, 2013. – 243 с.

3. Калюжный С.В. Высокоинтенсивные анаэробные биотехнологии очистки промышленных сточных вод //Катализ в промышленности. - №6.-2004. – с. 42-50.