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

М В Паршикова; Б И Вейбер; М С Калашников

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

Авторы

М. В. Паршикова ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
Б. И. Вейбер ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
М. С. Калашников ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

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

Ключевые слова:

экспериментальные исследования, технико-экономическая эффективность, очистные сооружения канализации, осадок сточных вод, мезофильный режим, биореактор, анаэробное сбраживание

Аннотация

В данной работе проведен анализ конструкции экспериментальной биогазовой установки, предназначенной для обработки органических отходов. В экспериментальных исследованиях в качестве органических отходов использован осадок сточных вод. В соответствии с программой экспериментальных исследований в период проведения опытов определялся объем выработанного биогаза в установке при мезофильном режиме анаэробного сбраживания. При проведении экспериментов поддерживался периодический мезофильный и термофильный режим анаэробного сбраживания осадков сточных вод в биореакторе, в статье представлены результаты экспериментов при мезофильном режиме анаэробного сбраживания. Наличие биогаза в процессе сбраживания осадка сточных вод при мезофильном режиме определялось с помощью газоанализатора марки «Хоббит-Т». В процессе работы экспериментального биореактора исследовались значимые факторы, влияющие на процесс выработки биогаза в установке. Рассматривались экспериментальные исследования анаэробного сбраживания осадков сточных вод в биореакторе при мезофильный режиме с учетом критерия оптимизации технологического процесса. Проведена подготовка биогазовой установки к выходу на рабочий режим и дальнейшую эксплуатацию на очистных сооружениях канализации водоканалов Удмуртской Республики. Представлен алгоритм экспериментальных исследований, рассмотрен мезофильный режим анаэробного сбраживания и результаты экспериментов. Использование энергоэффективной технологии анаэробного сбраживания осадков сточных вод с применением экспериментальной биогазовой установки позволяет получить биогаз из органических отходов, а также выявить влияние активатора процесса на работу экспериментального биореактора для обработки осадка сточных вод. Биогаз, выработанный в биореакторе позволит частично обеспечить тепловой энергией очистные сооружения канализации водоканалов Удмуртской Республики в периоды аварийных отключений энергии. Осадок сточных вод, переработанный в биогазовой установке, может быть использован в качестве почвогрунта, при применении в «зеленых» технологиях.

Биографии авторов

М. В. Паршикова, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук

Б. И. Вейбер, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

студент

М. С. Калашников, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

студент

Библиографические ссылки

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.