Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Ефективність застосування анаеробного біореактора для очищення стічних вод

Вікторія Мельник, Микола Шафаренко, Л. Ружинська, Р. Остапчук, Віра Косова, А. Горбунов
Завантажити статтю
Анотація

Об’єктом дослідження обрано процес одержання біогазу в біореакторі з перемішуючим пристроєм та інертним носієм біоплівки. Проблемним залишається питання утримання біоплівки на інертних носіях за певної кількості обертів перемішуючого пристрою. Представлена схема лабораторної установки для дослідження процесу виділення біогазу в біореакторі з інертним носієм. Була визначена важлива величина – питома швидкість виділення субстрату rX,М , без якої неможливо розрахувати поверхню біоплівки та визначити кількість виділеного метану. Було з’ясовано вплив гідравлічного руху течії (критерій Рейнольдса) на утворення метану. Підібрано число обертів перемішуючого пристрою для утримання біоплівки на інертних носіях та унеможливлення її відриву. Розглянуто процес масопереносу субстрату зі стічної води до поверхні біоплівки; перетворення субстрату активною кислотогенною біомасою в оцтову кислоту; перетворення оцтової кислоти метаногенною біомасою в біогаз. Акцентується перевага пропонуємого дослідження впливу гідродинаміки на процес одержання біогазу в анаеробних умовах від процесу псевдозрідження, при якому, у наслідок інтенсивної циркуляції рідини можливий відрив біоплівки від поверхні інертних носіїв. Пропонується створення оптимального апарату біореактора, який би забезпечував, у повній мірі, такий технологічний процес. За оптимального режиму роботи біореактора число обертів перемішуючого пристрою n=2 об/с. Кінцева концентрація субстрату у стічній воді досягає значення S2=0,1 кг ХСК/м3. Кількість одержаного метану складає VCH4=0,409 м3/добу. Може використовуватись на практиці при очистці стічних вод наступних виробництв: молокозаводів, м’ясопереробних виробництв, при виробництві соків та вин на харчових виробництвах. Так як на цих підприємствах великий вміст органічних речовин в стічних водах. Це приводить до підвищеної кількості одержаного біогазу

Ключові слова

конструкція біореактору, отримання біогазу, анаеробні умови, рухомий носій біоплівки

ЦИТУВАТИ
Melnyk, V., Shafarenko, M., Rhuzinska, L., Ostapchuk, R., Kosova, V., & Gorbunov, A. (2023). Efficiency of using an anaerobic bioreactor for wastewater treatment. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 19(4). https://doi.org/10.31548/dopovidi4(104).2023.001
Використані джерела
  1. Singh, V. (2012). Effect of corn quality on bioethanol production. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 1, 353-355. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2012.06.001.
  2. Eriksen, N.T. (2008). The technology of microalgal culturing. Biotechnology Letters, 30, 1525-1536. https://doi.org/10.1007/s10529-008-9740-3.
  3. Mel’nick, V., Rhuzinska, L., & Vorobiova, O. (2019). Analysis of existing bioreactors with immobilized microorganisms. Municipal Economy of Cities, 3(149), 51-57. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2019-3-149-51-57.
  4. Abu Bakar, S.N.H., Abu Hasan, H., Mohammad, A.W., Sheikh Abdullah, S.R., Teow, Y.H., Ngteni, R., & Mohamed Yusof, K.M. (2018). Biogas production from organic wastes using moving bed biofilm reactor technology: A review. Journal of Cleaner Production, 171, 1532-1545. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.10.100.
  5. Cayetano, R.D.A., Kim, G.B., Park, J., Yang, Y.H., Jeon, B.H., Jang, M., & Kim, S.H. (2022). Biofilm formation as a method of improved treatment during anaerobic digestion of organic matter for biogas recovery. Bioresource Technology, 344(Pt B), article number 126309. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.126309.
  6. Deena, S.R., Kumar, G., Vickram, A.S., Singhania, R.R., Dong, C.D., Rohini, K., Anbarasu, K., Thanigaivel, S., & Ponnusamy, V.K. (2022). Efficiency of various biofilm carriers and microbial interactions with substrate in moving bed-biofilm reactor for environmental wastewater treatment. Bioresource Technology, 359, article number 127421. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127421.
  7. Morgan-Sagastume, F., Jacobsson, S., Olsson, L.E., Carlsson, M., Gyllenhammar, M., & Horváth, I.S. (2019). Anaerobic treatment of oil-contaminated wastewater with methane production using anaerobic moving bed biofilm reactors. Water Research, 163, article number 114901. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.07.018.
  8. Pavlov, K.F., Romannoe, P.G., & Noskov, A.A. (1987). Examples and tasks for the course of processes and devices of chemical technology. Leningrad: Chemistry.
  9. Vargaftik, N.B. (1972). Handbook on thermophysical properties of gases and liquids. Moscow: Nauka.
  10. Kasatkin, A.G. (1973). Basic processes and apparatuses of chemical technology (9th ed.). Moscow: Chemistry.