Результаты исследований технологического процесса обработки осадков сточных вод при мезофильном режиме в биореакторе

M V Parshikova; B I Veiber; M S Kalashnikov

doi:10.22213/2410-9304-2025-3-12-23

Authors

M. V. Parshikova Kalashnikov Izhevsk State Technical University
B. I. Veiber Kalashnikov Izhevsk State Technical University
M. S. Kalashnikov Kalashnikov Izhevsk State Technical University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2025-3-12-23

Keywords:

experimental studies, technical and economic efficiency, sewage treatment facilities, sewage sludge, mesophilic regime, bioreactor, anaerobic digestion

Abstract

This paper analyzes the design of an experimental biogas plant for organic waste treatment. In the experimental studies, sewage sludge was used as organic waste. Based on the experimental research program, the volume of biogas produced in the plant under mesophilic mode of anaerobic digestion was determined during the period of experiments. During the experiments, the periodic mesophilic and thermophilic mode of anaerobic digestion of sewage sludge in the bioreactor was maintained, the paper presents the results of experiments in the mesophilic mode of anaerobic digestion. In the process of digestion of sewage sludge, in mesophilic mode, the presence of biogas was determined using a gas analyzer «Hobbit-T». During the operation of the experimental bioreactor the significant factors affecting the process of biogas production in the plant were investigated. The article considered the principle of operation and design of the biogas plant. Experimental studies of anaerobic digestion of sewage sludge in the bioreactor under mesophilic mode with regard to the optimization criterion of the technological process were considered. Preparation of the biogas plant for the operational mode and further operation at the sewage treatment facilities of water channels of the Udmurt Republic is carried out. The algorithm of experimental research is presented, the mesophilic mode of anaerobic digestion and the results of experiments are considered. The use of energy-efficient technology of anaerobic digestion of sewage sludge using an experimental biogas plant allows to obtain biogas from organic wastes, as well as to reveal the influence of the process activator on the operation of the experimental bioreactor for sewage sludge treatment. The biogas produced in the bioreactor will partially provide heat energy for sewage treatment facilities of the Udmurt Republic during emergency power outages. The sewage sludge processed in the biogas plant can be used as soil when applied in «green» technologies.

Author Biographies

M. V. Parshikova, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

Ph.D., associate professor of water supply and water treatment

B. I. Veiber, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

Student

M. S. Kalashnikov, Kalashnikov Izhevsk State Technical University

Student

References

Юхин Д. П. К вопросу повышения эффективности функционирования метантенка биогазовой установки // Наука молодых - инновационному развитию АПК : материалы XII национальной научно-практической конференции молодых ученых. 2019. С. 168-172.

Ханова Е. Л., Сахарова А. А, Геращенко А. А. Способ интенсификации работы метантенков с разделением фаз брожения // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2019. № 1 (74). С. 72-79.

Trusey, I. V., Gurevich, Yu. L., Ladygin, V. P., Lankin, Yu. P. and Fadeev, S. V. Analysis of the content of nitrate and ammonium ions at bioremediation of ground water polluted by oil products. Chemistry for Sustainable Development, 2017, No. 2. рр. 199-205.

Смирнова А. Р. Пути повышении эффективности работы метантенков // Научный форум: технические и физико-математические науки : сборник статей по материалам XXXI Международной научно-практической конференции. 2020. С. 23-30.

Соловьева Е. А., Бабенко А. С. Очистка городских сточных вод, обработка и биологическая трансформация осадка : монография. Томск : Издательский Дом Томского государственного университета, 2019. 140 с. ISBN 978-5-94621-875-7.

Провоторова А. А. Сравнительный анализ использования аэротенков и метантенков при очистке сточных вод // Современная наука и ее ресурсное обеспечение: Инновационная парадигма : сборник статей по материалам VI Международной научно-практической конференции. 2021. С. 97-102.

Петухова Е. А., Ручникова О. И. Дефосфотация сточных вод // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2017. № 2. 136 с.

Паршикова М. В. Двухсекционный биореактор для анаэробного сбраживания органических отходов. Паршикова М. В. Патент на изобретение RU 2811623 C1, 15.01.2024. Заявка от 30.10.2023. // Патентообладатель ИжГТУ. EDN: NSAUDQ.

Оковитая К. О. Повышение эффективности работы метантенков // Эффективные технологии в области водоподготовки и очистки в системах водоснабжения и водоотведения. 2021. С. 54-56.

Никитина А. А. Биотехнологические и микробиологические аспекты термофильной анаэробной переработки коммунальных органических отходов при высокой нагрузке по субстрату: автореф. дис. Москва, 2019. 24 с. EDN: YYEQZF.

Ксенофонтов Б. С. Технологические основы обработки осадков сточных вод с использованием комбинированной техники и технологий : монография. М. : ИНФРА-М, 2024. 362 с. (Научная мысль). DOI 10.12737/2137625. ISBN 978-5-16-019793-7.

Ксенофонтов Б. С. Обработка осадков сточных вод : учеб. пособие. М. : ИНФРА-М, 2022. 262 с. Доп. материалы. (Высшее образование: Магистратура). DOI 10.12737/textbook_5d0c6a6ec8d5f8.14129585. ISBN 978-5-16-014577-8.

Колосова Н. В., Монах С. И. Математическая модель тепломассообмена при получении биогаза в метантенке // Современное промышленное и гражданское строительство. 2019. № 2. С. 67-74.

Копылов А. С., Лавыгин В. М., Очков В. Ф. Водоподготовка в энергетике : учеб. пособие. М. : Изд. дом МЭИ, 2016. 310 с.

Метод сравнительной оценки тепловых потерь биореакторов на этапе аванпроекта биогазовой установки / В. Н. Диденко, М. В. Свалова, А. В. Исаев, Н. Д. Узаков // Энергосбережение и водоподготовка. 2019. № 5 (121). С. 61-66. EDN QFKORS.

Гюнтер Л. И., Гольдфарб Л. Л. Метантенки : учеб. пособие. Москва : Стройиздат, 199. 126 с. (Охрана окружающей природ. среды). ISBN 5-274-00323-0.

Григорьев В. С., Ковалев А. А. Система предварительной подготовки субстратов метантенков в аппарате вихревого слоя с рекуперацией теплоты // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2020. Т. 67, № 2 (39). С. 8-13. DOI 10.22314/2658-4859-2020-67-2-8-13. EDN APQBPY.

Горбачева Т. Т., Мазухина С. И., Черепанова Т. А. Физико-химическое моделирование форм нахождения элементов как дополнение к методу биотестирования талых снеговых вод // Химия в интересах устойчивого развития. 2017. Т. 25, № 2. С. 165-172. DOI 10.15372/KhUR20170207. EDN YLEVFJ.

Горлушкина Н. Н. Системный анализ и моделирование информационных процессов и систем : учеб. пособие. СПб. : Университет ИТМО, 2016. 120 с.

Волкова А. А., Шишкунов В. Г. Системный анализ и моделирование процессов в техносфере : учеб. пособие. Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2019. 244 с.

Благоразумова А. М. Обработка и обезвоживание осадков городских сточных вод : учеб. пособие. М. : Лань, 2014. 208 с. EDN: TXPJOT.

Оценка специфических загрязнений в составе городских сточных вод / А. А. Абрамова, Н. М. Мезрин, М. Ю. Дягелев, В. Г. Исаков // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 7. С. 34-41. DOI: 10.35776/VST.2022.07.05. EDN: MZBRVA.

Абрамова А. А., Исаков В. Г., Непогодин А. М. Зеленые технологии в очистке поверхностных и сточных вод объектов ЖКХ // Технические университеты: интеграция с европейскими и мировыми системами образования : материалы VIII Междунар. конф. : в 2 т. Т. 1. Ижевск : Изд-во ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2019. С. 460-465. EDN: ZIXZFZ.