Біотехнологія очищення стічних вод різноманітного походження з одночасним одержанням електрики

Abstract

Розроблена багатоступенева анаеробна-аеробна технологія очищення стічних вод передбачає використання біореакторів, устаткованих носіями з полімерних волокон з іммобілізованими на них гідробіонтами, що дозволяє витримувати великі коливання концентрацій забруднень на вході, інтенсифікувати процес очищення у 2-5 разів, знизити ймовірність спухання активного мулу, забезпечувати більш високу якість очищеної води, збільшити концентрацію біомаси. Ефективність очищення від органічних забруднень за хімічним споживанням кисню (ХСК) - 94-95% при початкових концентраціях ХСК на вході - 4000 мг/л; від азоту амонійного - 100 % при концентраціях азоту амонійного на вході - 25-30 мг/л; від завислих речовин - 93-95% при концентраціях на вході до 940 мг/л. Завдяки застосуванню анаеробного процесу та біоконвеєру відбувається зменшення витрати повітря, і, відповідно, електроенергії у 2-3 рази, а також зменшення приросту мулу (30% - 50%). Розроблена біотехнологія здійснює незначні впливи на довкілля: мала кількість виносу мулу на виході з установки – 40 – 60 мг/л, відсутність аерозольних викидів, шумів, негативних естетичних вражень. Розроблено наукові засади одержання електричної енергії на анаеробній стадії очищення стічної води. Проведена селекція мікроорганізмів Geobacter sulfurreducens, Shewanella putrefaciens (Pseudomonas putrefaciens), Geobacter metallireducens, Desulfuromonas acetoxidans, Rhodoferax ferrireducens, які здатні генерувати анодний струм у відсутності кінцевих акцепторів електронів в анаеробних умовах. Показано, що щільність іммобілізованих мікроорганізмів збільшується під впливом електричного поля, що приводить до збільшення потужності. Показано, що використання в мікробному паливному елементі змішаних культур приводить до більшої стійкості мікроорганізмів до зміни складу стоків, високого рівня споживання субстрату, його різноманітності та високої питомої потужності (400 мВт/м2) у порівнянні з використанням чистих культур, що є важливим при очищенні стічної води (одночасне очищення стічної води від органічних речовин до 70-80%). Результати роботи впроваджено у навчальний процес зі спеціальності «Екологічна біотехнологія та біоенергетика» при викладанні таких дисциплін як Біотехнології очищення води, Гідроекологія, Біофізика, Біологічні та хімічні сенсорні системи.