– метану. Анаеробне очищення порівняно з аеробним має ряд переваг: менше витрачається електроенергії; приблизно у десять разів менший приріст біомаси, що обумовлює й менші витрати на обробку надлишкового мулу, який до того ж не потрібно стабілізувати; концентрація анаеробної біомаси лімітована лише її реологічними властивостями; анаеробні реактори стійкі до тривалих перерв у подачі стічної води, що дає змогу ефективно їх використовувати для очищення стоків сезонних виробництв. [10, С. 27]
Однак в анаеробних системах швидкість окислення значно менша, ніж у аеробних, що пояснюється незначною швидкістю росту метаногенів. Тому робота сучасних анаеробних реакторів базується на принципі утримання біомаси в споруді, завдяки чому значно інтенсифікується процес очищення. Цьому сприяють великі дози мікроорганізмів.
Процес очищення стічних вод спиртозаводів вивчались на модельних USB-реакторах з висхідним потоком через шар анаеробного мулу. При виборі реактора враховували основні функціональні характеристики; хімічний склад стічних вод, а також фактори, які впливають на процес аеробного очищення.
Для UASB-реакторів характерне надійне утримання біомаси завдяки високій седиментаційній здатності гранул мулу й застосуванню спеціально вбудованого газовіддільного пристрою, задовільна стійкість до перевантажень органічними й токсичними речовинами, гідравлічних перенавантажень, а також висока продуктивність. До того ж вони відносно недорогі.
Ефективність анаеробного процесу оцінювалась за ступенем очищення, навантаженням, тривалістю перебування стоків у реакторі, температурою, об'ємною швидкістю виходу біогазу.
Встановлено, що при термофільному режимі зброджування (53–55 градусів) швидкість окислення становила 15 міліграмів БПК на грам мулу за годину замість 2,5 міліграма в мезофільному режимі. Однак мезофільний реактор виявився майже вдвічі продуктивнішим термофільного завдяки високій стабільності процесу й добрим реологічним властивостям анаеробного мулу. Результати дослідів наведено в таблиці 1. [10, С. 27]
Таблиця
Температурний режим | Навантаження по ВПКп, г/л за добу | Тривалість перебування в реакторі, діб | Ефективність очищення по БПК, % | Об'ємна швидкість виходу біоту, л/л за добу
Мезофільний | 6,9 | 2,2 | 6,6 | 1,8
Термофільний | 3,7 | 3,8 | 84,0 | 1,1
Встановлено, що граничний ступінь очищення стічних вод спиртових заводів в анаеробних реакторах по БПКп 2000–3000 міліграмів на літр, тому потрібне ще аеробне доочищення метанової бражки. Подальші дослідження виявили, що стічну воду після анаеробної обробки, яка містила неокислені органічні речовини (до 4000 міліграмів на літр) можна очистити, не розбавляючи в аеротенках-змішувачах за двоступінчастою схемою.
Для техніко-економічного порівняння було обрано чотири схеми очищення стічних вод спиртових заводів:
попередня анаеробна обробка в UASB-реакторах з подальшим доочищенням на міській станції аерації;
попереднє аеробне очищення в аеротенках з доочищенням на міських спорудах;
повне біологічне очищення за анаеробно-аеробною схемою;
повне аеробне очищення.
Як критерій порівняльної економічної ефективності схем було прийнято мінімальний сумарний об'єм споруд. Найбільш економічно вигідною виявилась третя схема.
Існуюче анаеробне і аеробне очищення стічних вод недосконале. Разом з викидами до водойм потрапляє чимало сполук азоту, фосфору, зольних елементів, барвників. Доочищають такі води і біологічних ставках, але більшість їх працює неефективно. Тому було поставлено завдання створити технологію додаткового очищення стічних вод в біореакторах за допомогою спеціальних мікроводоростей-ціанобактерій. [10, С. 27]
Практика підтверджує доцільність і ефективність застосування мікроводоростей (переважно хлорели) при доочищенні різних промислових і побутових стоків. Використання водоростей в різних типах очисних споруд (альготенки, біоставки тощо) свідчить про високу ефективність видалення стічних вод органо-мінеральних сполук, зменшення БПК і ХПК й одержання біомаси, придатної для кормових добавок. Але через великомасштабне культивування зелених мікроводоростей виникло ряд труднощів, зумовлених утилізацією значної кількості біомаси, раціональне застосування якої втримується на стадії руйнування досить щільної кліткової стінки.
Цього недоліку; позбавлені ціанобактерії, котрі поєднують здатність до біоконверсії різних забруднювальних сполук з високою засвоюваністю і поживністю біомаси. Так, біомаса ціанобактерій переважає за поживністю хлорелу в 1,92 рази.
Було досліджено процес добору ціанобактерій, придатних для доочищення стічних вод спиртового виробництва, а також первинний біохімічний аналіз біомаси, адаптованої до стоків.
При цьому використано штами різних видів і родів ціанобактерій. Такі культури вирощувались на стічних водах спиртозаводу після попереднього очищення. Водночас вивчався біохімічний склад біомаси
Високий вміст вільних амінокислот, зокрема незамінних, також наявність у клітинах ціанобактерій вільного білка в кількості 30-35 відсотків загального його вмісту підтверджує припущення щодо придатності ціанобактеріальної біомаси як високоефективної біостимулюючої кормової добавки в раціоні сільськогосподарських тварин і птиці. Оскільки біомаса містить фотопігменти й особливо каротиноїди, вона придатна для одержання біологічно активних речовин з протекторними й терапевтичними властивостями. Таким чином, результати досліджень переконують у подальшій доцільності поглибленого вивчення біоутилізуючої (органо-мінеральної сполуки) здатності ціанобактерій. Результати пошуків будуть основою для створення нових і вдосконалення існуючих технологій глибокого доочищення стоків спиртозаводів, а біомаса ціанобактерій матиме багатоцільове застосування. Для відбору й адаптації культур використовували загальні стоки заводів, які переробляють мелясу на спирт, хлібопекарські й кормові дріжджі, а також стоки, попередньо очищені анаеробним та аеробним методами (мeтaнтeнк, aepoтeнк). [10, С. 27]
Музейні культури, вирощені у відповідному рідкому мінеральному середовищі адаптували до стоків спиртозаводів за допомогою послідовних пасажів з поступовим підвищенням у них вмісту стоків від 1:5 до1:1. Одержані стійкі клони ціанобактерій використали при подальших експериментах. Нагромадження біомаси в забарвленому середовищі істотно уповільнюється і наприкінці вирощування (через 7 діб) становить близько 40-50 відсотків біомаси, одержаної в мінеральному середовищі. І все ж мікроводорості активно знищуноть забруднені біогени.
На сьому добу росту ціанобактерій амонійного азоту утилізовано 21–51 відсоток, нітратного – 90-97, фосфору – 50-81 Забарвленість стічних вод знижується (залежно від виду культури) на 35-64 відсотки при доочищенні стоків. За час культивування ціанобактерій ХПК знижувався на