Экология / 4. Промышленная экология и медицина труда

к.т.н. Семенова О.І., Ткаченко Т.Л., Гевчук К.О.

Національний університет харчових технологій, Україна, м. Київ

Особливості застосування метаногенезу та аеробної ферментації для очищення стічних вод молокозаводів

Харчова та переробна промисловість має достатньо велику кількість невирішених екологічних проблем, серед яких, в першу чергу, виділяють величезні обсяги стічної води, що визначає актуальність спорудження на підприємствах харчової технології локальної станції очищення стічних вод.

Для очищення стічних вод харчової промисловості, як правило, використовується комплексна технологія, що поєднує - механічне, фізико-хімічне та біохімічне очищення стоків від забруднюючих речовин.

Універсальним способом біохімічного очищення є застосування мікроорганізмів в спеціальних очисних спорудах – метантенках чи аеротенках. Концентрація забруднень стоків залежить від асортименту продукції молокозаводу. Так стічні води підприємства, що виробляє питні види молока, деякі кисломолочні продукти є малоконцентрованими (ХСК становить не більше 1500 мг О₂/дм³), в той час як підприємства, основною продукцією яких є вершкове масло, твердий сир, мають стічні води з ХСК – до 5000 мг О₂/дм³.

При невеликій забрудненості стічних вод (близько 1000-1500 мг О₂/дм³ за ХСК) можна застосовувати традиційну аеробну ферментацію. У випадку концентрованих стічних вод (більше 2500 мг О₂/дм³ за ХСК) необхідно застосовувати комплексну анаеробно-аеробну ферментацію із застосуванням метанового бродіння на першій стадії блоку біологічного очищення.

Анаеробна технологія має цілий ряд суттєвих переваг в порівнянні з загально прийнятою, «традиційною» аеробною. По-перше, анаеробний процес здійснюється з меншим використанням біогенних елементів, що важливо при обробці стоків з їх дефіцитом. По-друге, метанове бродіння дозволяє отримати економічно цінний біогаз, що містить 50-80 % метану та є газоподібним паливом [1–2], яке може бути використано для отримання власної електричної енергії По-третє, активний мул, що накопичується в метантенках представляє собою цінний продукт, що збагачений вітамінами кобаламінової групи (концентрація вітаміну В₁₂ складає 45 – 50 мкг/г сухих речовин) [2].

На сьогоднішній день практично всі розвинені країни світу для утилізації концентрованих стоків підприємств харчової промисловості застосовують метаногенез як основну стадію очищення. Широко використовується метанова обробка концентрованих стоків молокозаводів, при цьому ефект очищення становить 80–85 % за ХСК.

Утилізації піддавались стічні води ВАТ «Яготиський маслозавод», що мали забрудненість за ХСК 4100 мг О₂/дм³. Метанова обробка стоків здійснювалася при температурі 45 ⁰С, що відповідає початковому значенню термофільного діапазону температур. При періодичному режимі доза щодобового завантаження складала 25 та 50% від загального об’єму культуральної рідини реактору. Час бродіння для стоків в анаеробних умовах становив 3 доби. Результати досліджень по очищенню стічних вод в періодичному режимі наведені в табл. 1.

Таблиця 1

Результати очищення та газогенерації при збродженні стічних вод

Доза завантаження, %	ХСКкінц., мг О2/дм^3	Кількість біогазу, дм^3/дм^3 стоку	Вміст СН4, %	Глибина збродження, %
25	195	2,30	73,3	95,4
50	220	2,12	68,2	94,8

Крім того були проведенні дослідження по доочищенню стічних вод ВАТ «Яготинський маслозавод» після першої стадії – метанового бродіння способом аеробної ферментації.

Дослідження показали, що метанова ферментація, як перша стадія очищення концентрованих стічних вод, супроводжується зниженням вмісту забруднюючих речовин, при якому використання аеробних методів стає економічно виправданим.

Обробка аеробним мулом здійснювалась в періодичному режимі в лабораторному аеротенку. Концентрація мулу складала 3,5 - 5,0 г/дм³. Результати по очищенню стоку аеробним активним мулом наведені в табл.2.

Таблиця 2

Результати аеробного доочищення стічної води

Вид стоку	ХСКпоч., мг О2/дм^3	ХСКкінц., мг О2/дм^3	Час аерації, год.	Навантаження на мул, г ХСК/г	Глибина очищення, %	Приріст мулу, мг/дм^3
ВАТ «Яготинський маслозавод»	750	20	12	0,215	97,3	203
	900	45	24	0,295	95,0	215

При аеробній обробці стоків досягається значна глибина очищення. Стічні води, які піддавалися аеробній ферментації, цілком відповідають вимогам скиду у відкриті водойми рибо-господарського, господарсько-побутового та культурно-господарського призначення.

Проведені досліди показали, що застосування анаеробно-аеробної технології очищення висококонцентрованих стоків молокопереробного виробництва та «традиційної» аеробної технології для мало концентрованих стічних вод забезпечує практично повне вилучення забруднень за ХСК, динаміка якого є основною характеристикою процесу очищення стічних вод біохімічним способом.

Література:

1. Баядер В., Доне Е., Бренндорфер М. Биогаз – теория и практика. – М.: 1982. – 148 с.

2. Сартакова О.Ю. Промышленная микробиология: учебное пособие по курсу «Основы микробиологии и биотехнологии». – Барнаул, Изд-во АлтГТУ, 2009. – 173 с.