При проведенні порівняльного дослідження щодо визначення ефективності очищення стічних вод у різних апаратах: контактному, з фіксованим навантаженням для іммобілізації біомаси і з гранульованим активним мулом, встановлено, що при очищенні стоків спиртозаводів, в яких ХПК становив 17000 мг/л, за БПКп – 14315 мг/л, навантаження в контактному апараті сягало 0,8 – 1,3 кг/м3, з фіксованим навантаженням («вії»)–1,8–2,4 кг/м3, в апараті з гранульованим активним мулом – 5,8-6,5 кг/м3 за годину. [9, С. 24]

При подальших дослідженнях адаптації активного мулу до цих стоків одержано ще вищі показники. Таким чином скорочують тривалість перебування очищуваних вод в апараті до однієї доби, що дає змогу не менше, ніж у 10 paз зменшити об'єм метантенків. Ефективність очищення стічних вод сягає 87–90%, вихід біогазу на кілограм БПКП не залежить від конструкції апарата і становить 0,67 м3. Вміст метану в біогазі – 67–70%, діоксиду вуглецю – 28–32, сірководню – 0,03–0,6 %.

Таблиця

Анаеробне очищення стічних вод спиртозаводів

Показники | Стічні води

Вихідні | Очищені

Температура, °С | 20 | 35–37

рН | 5,8 | 7,4

ХПК, мг/п | 22000 | 4500

БПК повн., мг/л | 15000 | 915

Леткі жирні кислоти, мг/л | 80

Азот загальний, мг/л | 1300 | 1280

у тому числі амонійний, мг/л | 40 | 800

Фосфор, мг/л | 70 | 67

Сухий залишок, мг/л | 35400 | 10600

Прожарений залишок, мг/л | 7800 | 6500

Хлориди, мг/л | 850 | 850

Сульфати, мг/л | 306 | 45

Сума сульфідів, гідросульфідів, сірководню, мг/л | 64

Навантаження за ХПК, кг хпк м3 добу | 17,5

Концентрація біомаси в апараті, г/л | 35–40

Тривалість очищення, год., | 24

Ефект очищення за ХПК, % | 79,5

Вихід біогазу, м3/кг ХПК знятої | 0,7

Приріст біомаси, кг/кг ХПК знятої | 0,024

Таблиця

Аеробне доочищення стічних вод спиртозаводів

Показники | Вихідна | Очищена

І ступінь | ІІ ступінь

Температура, °С | 20 | 28 | 28

рН | 7,4 | 6,4 | 7

ХПК, мг/л | 4500 | 2800 | 2700

БПК повн., кг/л | 915 | 100 | 30

Азот амонійний, мг/л | 800 | 300 | 200

Фосфор загальний, мг л | 67 | 3 | 2

Сума сульфідів, гідросульфідів, сірководню, мг/л | 64 | 10—

Сульфати, мг/л | 46 | 96 | 100

Завислі речовини, мг/л | 500 | 50 | 10

Сухий залишок, мг/л | 10600 | 8300 | 8240

Прожарений залишок, мг/л | 6500 | 6300 | 6250

Концентрація мулу, г/л | 4 | 1

Муловий індекс, см3/г | 60 | 40

Приріст мулу, г/г БПК | 0,25 | 0,1

Питома швидкість окислення, мг БПКП безвод. мулу/г | 14,3 | 4,2

навантаження на мул, мг БПК повн. безвод. мулу/ добу | 343 | 100

Ефективність очищення за БПК, повн. | 89 | 70

Досліджено також мезофільний і термофільний режими очищення. Так, при 53°С очищення відбувалося гірше, ніж при 35°С. Анаеробне очищення здійснюють методом складного біоценозу бактерій і з біохімічного погляду його проводять за 2 фази. Бактерії першої фази розщеплюють складні органічні речовини до більш простих (органічних кислот, спиртів тощо), бактерії ж другої фази перетворюють ці речовини в метан. [9, С. 24]

Для поліпшення життєдіяльності таких мікроорганізмів застосували систему двоступеневого очищення. При майже однаковій ефективності очищення (86%) процес тривав 3 доби, навантаження системи в цілому сягало 6,5 кг/м3. Отже, технологія двоступеневого анаеробного очищення за навантаженням апаратів та ефективністю не переважає одноступеневу. Водночас при застосуванні двоступеневого методу спостерігалася вища стійкість технології до несприятливих факторів, зокрема збоїв при подачі стічних вод, зміни температури тощо.

Наступний етап досліджень – розробка комбінованої анаеробно-аеробної технології очищення стічних вод. Встановлено, що тривала безперервна експлуатація аеробної установки протягом року зумовлює адаптацію анаеробного мулу й поліпшує його властивості. Завдяки цьому навантаження щодо ХПК в анаеробному біореакторі зросло до 7,5 кг/м3 за добу при тривалості очищення одна доба та ефективності за ХПК 73,5%, за БПКП – 78,9% (табл. 1). Доочищали такі стічні води в аеробних умовах двоступеневим методом. У таблиці № 2 показано ефективне зниження вмісту ХПК, БПК та інших показників очищення. Питома швидкість окислення на першому ступені була 14,3 мг БПКП на 1 г безводного мулу за годину, на другому – 4,2 мг, що характерно для такого виду стічних вод. Ефективність очищення за ХПК на першому ступені була 14,3 мг БПК також досить високою – відповідно 89 і 70%.[9, С. 24]

Таким чином, комбіноване анаеробно-аеробне очищення стічних вод спир-тозаводів дає змогу зменшити БПКП на 99,8%, ХПК – на 87,7%. Перед ски-да-нням у водойми такі стічні води бажано доочищувати в біологічних ставках.

2.3. Баромембранне очищення стічних вод

Співробітники інституту УкрНДІспиртбіопрод розробили і впровадили у виробництво технологію локального очищення стічних вод спиртових заводів, що переробляють мелясу. Спосіб ґрунтується на вирощуванні спеціально підібраних мікроорганізмів на післядріжджовій барді. При цьому концентрація органічних речовин знижується на 87%, а приріст біомаси сягає 0,4 кг/кг знятого БПК. Ця біомаса містить 50-55 відсотків протеїну й використовується на корм худобі.

Недолік згаданої технології - значні втрати біомаси (до 30 відсотків), що виділяється з культуральної рідини методом седиментації.

З цієї причини втрачається значна частина кормового білка і відбувається так зване вторинне забруднення очищених стоків.

Співробітники інституту розробили технологію виділення мікробної біомаси з допомогою ультрафільтрації.

Скануючою електронною мікроскопією визначено розміри мікробних клітин, які не перевищували 0,5-2 мкм, а величина колоїдних частинок становила 0,2-0,8 мкм при рН 7,5. Тому для випробувань було