Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка технологии очищения и утилизации концентрированных сточных вод мелассно-спиртовых заводов с помощью бактериальных ассоциаций

ВАК РФ 03.00.20, Гельминтология

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии очищения и утилизации концентрированных сточных вод мелассно-спиртовых заводов с помощью бактериальных ассоциаций"

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

УДК [628.356+582.232]: 663.541.22

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ ТА УТИЛІЗАЦІЇ КОНЦЕНТРОВАНИХ СТІЧНИХ ВОД МЕЛЯСНО-СПИРТОВИХ ЗАВОДІВ ЗА ДОПОМОГОЮ БАКТЕРІАЛЬНИХ АСОЦІАЦІЙ

03.00.20 - біотехнологія

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ -2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському науково-дослідному інституті спирту біотехнології продовольчих продуктів Міністерства аграрної політики Укрг Державного департаменту продовольства.

Науковий керівник : доктор технічних наук, професор,

Нікітін Геннадій Олексійович,

Український державний університет харчових технолог кафедра біохімії та екології харчових виробництв і продуктів, професор

Офіційні опоненти : доктор технічних наук, професор,

Циганков Сергій Петрович,

Інститут харчової хіміїі і технології,

заступник директора з питань науки і нової техніки

кандидат технічних наук,

Бублієнко Віктор Васильович,

Державний департамент регулювання виробництва та обігу алкоголю, головний спеціаліст відділу

Провідна організація : Державний університет “Львівська політехніка”,

кафедра технології біологічно-активних сполук,

фармації та біотехнології

Міністерство освіти і науки України, м.Львів

Захист відбудеться // жовтня 2000 р. о/6 годині на засідані спеціалізоваї вченої ради Д 26.058.03 в Українському державному університеті харчов технологій за адресою: 01033, м.Київ-33, вул. Володимирська, 68 , корп. А, ауд. 31

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Українського державі університету харчових технологій, за адресою:

01033, м.Київ-33, вул. Володимирська, 68

Автореферат розісланий_____вересня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор Маринченко В

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Підприємства, що переробляють цукробурякову мелясу в спирт, хлібопекарські та кормові дріжджі споживають біля 8 млн м3 води на рік, утворюючи стільки ж стічних вод (СВ) з високою концентрацією органічних забруднень. Так на спиртовому заводі потужністю по спирту 6 тис. дал/добу утворюється ~ 800 м3 післяспиртової барди (ПСБ) і стільки ж слабозабруднених СВ. Загальний заводський потік СВ має показники забруднень, що в десятки і тисячі разів перевищують нормативи для скидів в каналізацію чи водойми. Такі СВ необхідно утилізувати або очищувати.

Світовий досвід показує, що перспективним напрямком утилізації ПСБ є використання її на корм худобі. Найбільш поширена в розвинутих країнах технологія згущення барди на випарних апаратах та висушування. На Україні, Росії та інших країнах СНД випарювання барди не знайшло широкого застосування і може бути організовано за умови достатнього обсягу енергоносіїв та інвестицій.

Причиною, що стримує використання барди на кормові цілі в нативному вигляді, є високий вміст солей калію, меланоїдінів, що викликають розлад обміну речовин у тварин.

Існують інші шляхи утилізації ПСБ - це зрошення земель, яке використовується лише деякими заводами як тимчасовий захід і має ряд недоліків, та виробництво кормових дріжджів. Після останнього утворюється післядріжджова барда (ПДБ), яка теж є висококонцентрованою стічною водою.

На більшості спиртових заводів ПСБ і ПДБ скидають у відстійники (бардонакопичувачі), під якими на Україні зайнято 1500 га орних земель. Такий захід призводить до забруднення грунтів, атмосфери і водних об'єктів продуктами неповного розпаду забруднень стічних вод.

Відомо ряд способів утилізації і ПДБ в упареному та нативному вигляді, а саме: виробництво добрив, кормового концентрату вітаміну В12, пластифікатора для будівельних матеріалів. Промислове виробництво їх здійснено лише на окремих підприємствах.

Незважаючи на існування цих прогресивних технологій утилізації відходів в спиртовому виробництві СВ більшості підприємств скидаються у відстійники.

В технологіях очищення висококонцентрованих СВ існує стадія метанового бродіння, яка досить ефективна, але довготривала, продукує додатково паливо-біогаз, проте вимагає великих ділянок для розміщення устаткування і не завжди існує можливість розміщення анаеробних установок у місті. Існуючий метод аеробної обробки активним мулом неефективний, проходить у декілька стадій, фізико-хімічна обробка теж не знайшла застосування з економічних причин.

Тому пошук альтернативних засобів утилізації та ефективного очищення таких СВ є актуальним для спиртової галузі. Вагомими аргуменами на користь необхідності вирішення цих проблем виступають підвищення вимог до екологічного стану підприємств та необхідність сплати коштів за розміщення відходів згідно з діючим законодавством України.

Зв‘язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робі виконувалася в рамках виконання УкрНДІспиртбіопродом Державної Науко технічної Програми 6.92.5. Держхарчопрому України (№ Державної реєстрації 01000305Р) «Розробити і впровадити технологію глибокого очищення стічних і спиртозаводів за допомогою культур ціанобактерій з використанням біомаси корм тварин», а також завдань 0015, 0074 Державного концерну Укрсш «Разработать технологию и аппаратуру переработки мелассной последрожжеЕ барди с получением товарного вьісокопротеинового продукта» (№ Державі реєстрації 81025483), «Розробити та впровадити технологію локального очищен стічних вод дріжджових заводів» (№ Державної реєстрації 01 89 0018185).

Дисертант була відповідальним виконавцем НДР у 1992-1996 р. їй належ* ідея та реалізація підбору асоціацій, створення узагальненої апаратур} технологічної схеми очищення, а також автором особисто проведе мікробіологічні дослідження по виділенню і підбору культур, експерименти визначенню оптимальних параметрів доочищення стічних вод, оформлено ТУ біомасу мікробну кормову.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - створення інтенсивної техноло аеробного очищення стічних вод спиртозаводів на основі обгрунтованого вибо мікроорганізмів та їх асоціацій, здатних до деструкції важкоокислюваних спол) та використання утвореної біомаси як кормової домішки в тваринництві.

Для досягнення цієї мети поставлені такі завдання:

виділення та ідентифікація мікроорганізмів з адаптованого до С спиртозаводів активного мулу з метою вибору домінуючих культур; визначення деструктивних характеристик цих культур та їх синтезуюч здатності;

підбір варіантів штучних асоціацій бактеріальних культур і визначені ефективності очищення СВ;

встановлення оптимальних технологічних параметрів та виробнича перевірі

очищення за допомогою асоціації; •...

вибір режимів доочищення стічних вод за допомогою ціанобактерій;

розробка узагальненої апаратурно-технологічної схеми очищення;

медико-біологічні дослідження та оцінка кормової цінності утворен«

біомаси;

розробка необхідної науково-технічної документації.

Об'єкт дослідження - висока забрудненість стічних вод спиртовс промисловості органічними речовинами.

Предмет дослідження - аеробне очищення СВ мелясно-спиртових заводів з допомогою асоціацій.

Методи дослідження - традиційні і спеціальні мікробіологічні, для виділення т ідентифікації культур адаптованого активного мулу. Біохімічні, санітарно-хімічн для оцінки забруднень СВ, ефективності технологічних процесів очищення Біохімічні, фізико-хімічні та санітарно-хімічні методики для визначення якост утвореної біомаси.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше отримано експериментальні дані, що характеризують біоценоз активного мулу, адаптованого до СВ мелясно-спиртових заводів.

Вперше експериментально визначено деструктивну здатність домінуючих культур мулу до основних органічних забруднень СВ, особливо бетаїну і колоїдів.

Створено асоціацію з 5 культур (Pseudomonas stutzeri ВКПМ В-4792, Pseudomonas alcaligenes ВКПМ В-4684, Pseudomonas mendocina ВКПМ В-4145, Azomonas sp. ВКПМ В-4685, Aeromonas species ВКПМ В-5503) здатну до вилучення важкоокислюваних органічних речовин із СВ, що забезпечує ефективність очищення на 90% за показником БСК.

Дістали подальший розвиток дослідження по підбору параметрів аеробного очищення СВ спиртозаводів.

Вперше отримано експериментальні дані, щодо підвищення ефективності очищення та знебарвлення стічних вод спиртозаводів за допомогою асоціацій ціанобактерій.

Підібрано технологічні режими доочищення стічних вод в закритих системах.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено спосіб одержання кормового білку на післядріжджовій барді, що впроваджено на Івано-Франківськоьу спиртозаводі (авторське свідоцтво № 1012608).

Розроблено технічні умови: на біомасу мікробну кормову -ТУ.У 46.15.342-98, на дріжджі кормові з добавкою біомаси мікробної кормової -ТУ У 46.15.343-98, Проведено медико-біологічні дослідження і отримано рекомендації по застосуванню висушеної біомаси в раціонах свиней, великої рогатої худоби, птиці.

Розроблено Технологічний регламент на проектування установки локального очищення стічних вод, Технологічну інструкцію з експлуатації установки попереднього очищення стічних вод.

Розроблено комплексну технологічну схему очищення концентрованих стічних вод мелясно-спиртових заводів.

Економічний ефект від впровадження технології на Івано-Франківському спиртозаводі становить 1 млн 204 тис. гривень.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто досліджено мікробіологічну характеристику адаптованого до стічних вод активного мулу, здійснено підбір ефективних асоціацій за деструкцією забруднень. Ряд лабораторних та виробничих досліджень, написання публікацій та розробка НТД виконані в співавторстві зі співробітниками відділів екології, технічної мікробіології УкрНДІспиртбіопрод, відділу вірусів водоростей Інституту мікробіології та вірусології НАН України.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались на засіданнях вченої ради УкрНДІспиртбіопрод, на І (УІІІ) установчому з’їзді УМТ, м. Одеса, 1993 p., на Міжнародних науково-технічних конференціях «Интродукция микроорганизмов в окружающую среду» (Москва, 1994 p.), «Розроблення та впровадження прогресивних та ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість» (Київ, 1997 p.), на семінарі «Сучасні проблеми водопостачання та знезараження стічних вод» (Рівне, лютий, грудень,

1997 p.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 15 робіт, в тому числ статей в наукових журналах, 3 брошури, одержано 1 авторське свідоцтво.

Структура та обсяг. Дисертація складається із вступу, семи роздіх висновків, списку бібліографічних джерел з 178 посилань та 12 додатків. Робс викладена на 197 сторінках машинописного тексту, містить 41 таблицю ілюстрована 18 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність дисертаційної роботи, сформульовано ме та задачі досліджень, показано наукову новизну, практичну цінність робо-наведено відомості про особистий внесок, апробацію, структуру та обсяг роботи.

У першому розділі, що являє собою аналітичний огляд літератури, наводяті кількісні та якісні характеристики СВ спиртового виробництва. На осн< проведеного аналізу існуючих технологій утилізації та очищення концентрован СВ зроблено висновки про перспективність і економічну доцільність застосуван аеробного способу очищення з одержанням біомаси за допомогою асоційован культур мікроорганізмів. Показана можливість застосування асоціаі мікроводоростей при доочищенні СВ різного походження у відкритих систем: Відмічено, що утворена при очищенні біомаса, збагачена протеїном та біологіч активними речовинами. Вона може бути цінним кормовим продуктом.

У другому розділі зазначаються вибрані об’єкти дослідження - концентрова стічні води спиртозаводів, адаптований до стічних вод активний мул, бакте] виділені з нього, культуральна рідина з очисних споруд, очищена стічна вода. J об’єкти досліджень в роботі також використовувались культури ціанобактер колекції відділу вірусів водоростей ІМВ НАН України.

Мікробіологічні дослідження здійснювали у відповідності з загальній вимогами до проведення мікробіологічного аналізу та за загальноприйнятії?» методами. Ідентифікація домінуючих культур здійснена за визначником Bergey.

Біохімічні, санітарно-хімічні дослідженні проводили за арбітражна методами, підібраними для СВ мелясних спиртозаводів. Для оцінки біохімічної складу біомаси використовували інструментальні методи аналізу, а саме: атоми емісійну спектроскопію (макро- та мікроелементи), рідинну хроматографію (жир кислоти), аналізатор амінокислот.

Очищення СВ здійснювали на лабораторній моделі аеротенків-змішувачів та промислових ферментерах в періодичному і безперервному режимах. Доочищені стічних вод за допомогою ціанобактерій проводили на лабораторній установці тиг люміностат в періодичних умовах. У фотобіореакторі, створеному на ба ферментера АКЛ-10, - в безперервному режимі.

Приведена методика статистичної обробки експериментальних дани: розрахунки аерації аеротенків здійснювали за допомогою власної програми для ПІ мова Turbo Pascal.

У третьому розділі «Мікробіологічні дослідження активного мул; адаптованого до стічних вод спиртових заводів» відмічено, що адаптованії активний мул, відібраний після очищення ним СВ спиртових заводів, а саме ПДБ і

ПСБ, представлений бактеріальним ценозом, що не містив найпростіших. Якісний склад ценозу зумовлений специфічністю СВ, умовами вирощування. Виділено 160 бактеріальних культур, що представлені 16 родами. Домінуючу роль відіграють роди Pseudomonas, Aeromonas, Azomonas, Edwardciella, Caseobacter, Kurthia, Zymomonas. Представники цих родів ідентифіковані до видів. Найактивніші у біохімічному відношенні види досліджені з метою добору більш ефективної щодо очищення стічних вод спиртозаводів асоціації бактерій.

У четвертому розділі «Підбір складу асоціацій бактерій за здатністю до деструкції забруднюючих речовин» приведені результати досліджень з підбору бактеріальних культур за спектром деструкції забруднень, окислюючою та синтезуючою здатністю монокультур і суміші культур.

Визначення використання органічних речовин СВ домінуючими видами адаптованого активного мулу показало, що між ними існує відмінність як за субстратним спектром, так і за глибиною використання органічних речовин (таблиця 1). Органічні речовини використовуються усіма культурами у діапазоні 41-53%. Амінокислоти використовуються монокультурами на 44-80%. На першому місці знаходяться P. stutzeri і P. mendocina. Колоїдні речовини використовуються на 38-73 %, найбільш повно - штамами видів P. alcaligenes, P. stutzeri, P. mendocina, P. testosteroni. Цукри використовуються всіма культурами на 66-78 %. Повне використання гліцерину притаманне P. stutzeri, P. mendocina, P. testosteroni, Azomonas sp.

Таблиця 1

Спектр деструкції органічних сполук стічної води

домінуючими видами активного мулу та сумішшю культур

Культури, (за номерами) Деструктивна активність культур, в % до вихідного рівня

органічні речовини незбродже ні цукри гліцерин сума амінокислот колоїди бетаїн

1. P. Putida 46.9 66,9 34.5 59,1 41,0 27.1

2. P.testosteroni 49.3 73,9 80,0 60,3 52,9 17.3

3. P.mendocina 44,8 76,3 96,5 80,5 64,8 100.0

4. P.stutzeri 45.2 78,7 100,0 80,9 73,9 100.0

5. P.aurantiaca 43,5 70,1 27,9 56,0 55,0 16.7

6. P.pseudoalcaliiienes 42,1 67,3 33,1 49,9 41,7 18.0

7. P. seringia 42.9 69,9 42,5 51,9 38,3 10.9

8. P.alcaligenes 52,8 66,9 24,6 64,2 74,6 24.4

9. P.cepacia 43,4 67,9 25,6 67,9 49,4 20.8

10. Aeromonas subsp. 49,5 75,2 72,9 72,8 43,4 100.0

1 l.Aer. subsp. punctata 48,9 71,9 66,1 63.9 45,9 10.0

12. Azomonas subsp. 41,8 66,9 100,0 44,5 ’ 38,3 31.4

13. Kurthia sp 43.8 68,2 55,0 45,8 39,4 0.0

14. Zymomonas sp. 45.9 70,1 47,0 43,9 40,7 0.0

15. Edvardciella sp. 41.8 69,8 24,4 44,9 39.2 0.0

16. Caseoacter polymorfa 43,5 66,1 26,7 45,1 39,1 0.0

3+4+ 8+ 10+ 12 89.9 100,0 100,0 97,3 91,4 100.0

Рівень деструкції бетаїну коливається у діапазоні від 0 до 100%, більш домінуючих видів здатна використовувати його як єдине джерело вуглецю та аз Однак, при вирощуванні їх на СВ на фоні багатьох інших джерел вуглецю та а ця здатність у деяких видів не проявляється. Погано використовують бета' монокультурах: Р. alcaligenes, Р. testosteroni, Р. putida, Р. aurantiaca, Azomona: Деструкція бетаїну в стічній воді зовсім не притаманна монокультурам Zymomc Kurthia, Caseobacter, Edvardciella. Однак, суміші всіх культур повністю вилуча бетаїн із СВ, амінокислоти використовують на 95-97%, колоїди - на 90-9 гліцерин, цукри вилучаються із стічної води повністю, а сумарне використг органічних речовин барди сягає 90%.

Домінуючі культури оцінені за синтезом абсолютно сухої біомаси (АСБ г/, та окислюючою здатністю, що виражена за показником забруднення ХСК (хімі споживання кисню). Досліди здійснювали в періодичних умовах. Як свід> наведені дані (таблиця 2), всі домінуючі культури здатні синтезувати біомас} СВ. У псевдомонасів 50-60% біомаси синтезується на першу добу рост) Azomonas і Aeromonas - 85-90%. Зниження показника забруднень СВ притама усім домінуючим культурам, але становить 5-51% на першу добу вирощуванн 15-58% на другу добу.

Таблиі

Окислююча та синтезуюча здатність домінуючих

монокультур та їх суміші на стічній воді

Культури, (за номерами) Термін вирощування

24 години 48 годин

<онцентрація АСБ, г/дм3 N=3 ХСК, мг/дм3 ефект очищення, % концентрація АСБ, г/дм3 N=3 ХСК, мг/дм3 ефеї очище %

1. Р. putida 3,4 21440 14,1 4,6 17920 28,:

2. P.testosteroni 1,8 18880 23,4 •••. 3.5 17600 29,

3. P.mendocina 6.1 ±0,3 13440 46,2 9,3±0,4 10880 56v

4. P.stutzeri 6,7±0,1 12145 51,3 9,6±0,3 10200 55,

5. P.aurantiaca 3,1 17495 29,9 5,1 16678 зз,:

6. P.pseudoalcali genes 2,5 20480 17,9 6,8 13120 46,'

7. P. seringia 2,1 18060 27,6 3,9 18345 26,

8. P.alcaligenes 6,1 ±0,4 14080 42,4 9,6±0,4 10560 57,'

9. P.cepacia 3,2 16680 33,2 4,9 13688 45,'.

10. Aeromonas subsp. 5,8±0,4 15040 39,7 8,1 ±0,4 14941 40,:

11. Aer. punctata 3,7 17600 29,5 4,0 17944 28/.

12. Azomonas subsp. 8,7±0,3 12800 47,6 9,4±0,5 12480 49,:

13. Kurthia sp 1,7 19520 12.8 2,2 16640 25.:

14. Zymomonas sp. 1,8 22551 9,6 2,4 22426 10.]

15. Edvardciella sp. 1.9 22880 8,3 2,2 22156 п.:

16.Caseobacter polymorfa 0,9 23622 5,4 2,3 23178 7,1

3+4+8+10+12 10,1 ±0,4 8623 65,5 12,7±0,6 7168 71,3

Примітка: забрудненн я стічної води за показником ХСК-24960 мг/дм .

На незначний відсоток знижують ХСК гушотопаБ, КшіЬіа, СаБеоЬасІег, Edvardciella.

Найактивнішими окислювачами є Р. Бингегі, Р. тепгіосіпа, АготопаБ зр., Р. а1са1І£епез, АегогпопаБ зр.

Суміш культур у різних варіантах виявилась більш продуктивною порівняно із монокультурами. Сумарне окислення забруднень було вищим також у суміші культур і становило 65-70%. Найвищі показники притаманні суміші культур Р. БПИгегі, Р. тепгіосіпа, Р. аіса^епез, Аготопаз зр., Аеготопаз зр.

Визначено співвідношення мікроорганізмів, що утворили асоціативну суміш при очищенні стічних вод в безперервному режимі вирощування: Р. зипгегі : Р. mendocina : Р. аІса^епеБ: Аготопаз зр.: Аеготопаз ер. -- 25:25:25:12,5:12,5.

Підібрано метод визначення фізіологічного стану мікроорганізмів в процесі очищення стічних вод за дегідрогеназною активністю, яка знаходиться в прямій залежності від фази росту асоціації, і її максимальне значення відповідає найвищій концентрації біомаси.

Проведеними дослідженнями доказано, що режим розведення посівного матеріалу за класичним способом - з пробірки дає змогу зберегти найбільший відсоток життєздатних клітин і забезпечити швидкий запуск очисної споруди.

ПІ ятнй розділ «Дослідження параметрів біологічного окислення органічних забруднень стічних вод асоціацією мікроорганізмів».

В результаті дослідження періодичного процесу встановлено, що асоціація мікроорганізмів на ПДБ (|Д-тах - 0,225 год ~') синтезує до 12 г/дм3 біомаси і її вихід від використаного БСКП становить 0,445 г/г.

Величина рН середовища встановлюється завдяки життєдіяльності мікроорганізмів і становить від 7,0 до 8,3.

Оптимальне значення температури становить Т=35-36 °С ( за фізіологічними потребами культур).

Результати досліджень, що наведені на рис.1, дозволяють охарактеризувати асоціацію мікроорганізмів за глибиною окислення. З графіка залежності її від тривалості культивування видно, що експериментальні точки утворюють пряму лінію, поки не окислиться приблизно 80% органічних речовин (точка А на прямій). Починаючи з точки А, глибина окислення, повільно знижуючись, асимптотично наближується до свого максимуму. Це показує, що концентрація субстрату після окислення основної маси органічних компонентів післядріжджової барди, стає лімітуючим фактором.

З метою визначення оптимальних параметрів процесу очищення стічної води асоціацією мікроорганізмів дослідження проводили на лабораторних моделях проточних аеротенків в безперервному режимі.

Аерацію стічних вод здійснювали у відповідності з розрахунком питомих витрат повітря на повне окислення забруднень стічної води (50 м3/м3 год). при пневматичній системі аерації. Розрахунки проведені за допомогою комп’ютерної програми.

Період аерації визначили експериментально.

Досліди здійснювали при різних періодах аерації в проточних аеротенках стічній воді - ПДБ, що мала БСК„ (25330+380 мг/дм3).

Оптимальний період а визначали за т

контрольованими показника залишкове ХСК, БСК„ очи барди та ефект очищення.

В резул

досліджень одержані залежн що представлені графічне рисунках 2,3.

Як видно з графіка дослідженому діапазоні пер аерації глибина очищ

спочатку лінійно росте

збільшенням періоду аерації

Рис.1 Динаміка росту асоціації та окислення органічних речовин стічної води.

Після використання органічних компонентів барди « на 85%, що відпові періоду аерації 8,5 годин, лінійність залежності порушується і видно пере кривої. Характер залежності економічного коефіцієнту від глибини очищеі свідчить про зниження його із збільшенням глибини очищення (рис Економічний коефіцієнт при очищенні післядріжджової барди на 80-85% по Б( змінюється порівняно мало. Подальше поглиблення очищення призводить помітного зниження економічного коефіцієнту. У відповідь на підвищення глибі очищення асоціація відповідає уповільненням процесів окислення за рахуі збільшення відносної долі важкоокислюваних речовин в очищеній барді.

І, г/дм -О- Ієх/Іеп

ТІ2

0,5 ї

О

га

х

0,6 іо 5

£

0,4

0,2

Тривалість, год

Період аерації, год

Рис. 2 Залежність глибини очищення (за БСК) СВ від періоду аерації в аеротенку.

0,7

0 2 4 б 8 10 12 1

Період аерації, год

Рис. З Залежність економічного коефіцієнту від періоду аерації в аеротеї

Сукупність приведених на рисунках даних дозволяє зробити висновок, що з рахуванням деякого запасу міцності системи період аерації в аеротенку повинен ути 9-10 годин, що відповідає 0-0,11-0,10 год-1.

Порівняльний аналіз ефективності штучної асоціації та вихідної популяції ктивного мулу здійснено за питомою швидкістю окислення і графічно ідображено на рис.4. Характер кривих 1, 2, що відповідає вихідному та даптованому активному мулу, говорить про низький рівень адаптації до онцентрації забруднень в ПДБ, тобто до пригнічення процесу очищення.

Ці криві демонструють зниження швидкості окислення на 25-35%, чого в межах досліджених концентрацій забруднень за БСК з кривою 3 не відмічається. Графік, що відповідає штучній асоціації свідчить про відсутність

гальмування процесу при досліджених високих

концентраціях субстрату, на користь застосування такої асоціації для очищення

післядріжджової барди.

—первинним мулом; 2—адаптованим мулом;

3-асоціацією.

і=~ 0,334їх2 + 4,5163х - 3,841 R2=0,9697;

2= - 0,3955х2+ 5,9122х - 3,2159 R2=0,9484; і=--0,0153х3-0,6476х2+8,9919х- 5,2897 R2=0,9835

При експлуатації дослідно-промислової установки для очищення ПДБ, в якості :ротенка, використовували ферментер ДАУ-600 (рис.5, позиція 7), що істосовувався для вирощування кормових дріжджів, з реконструйованою зліфтною системою аерації. Подача стічної води відповідала швидкості ззбавлення D=0,11 год'1. Аерація здійснювалася стисненим повітрям від звітродувки. Температура процесу забезпечувалася за рахунок тепла сзотермічних реакцій, що відбуваються при біохімічному окисленні органічних їчовин забруднюючих стічну воду. Надлишкове тепло відводилось шляхом юшення ферментера водою і через поверхні теплообміну.

Експерименти на дослідно-промисловій установці показали, що за умов ¡хнологічних режимів ії роботи очистка ПДБ асоціацією мікроорганізмів ібезпечується за ХСК на 77%, за БСК на 90% (таблиця 3).

ис. 4 Залежність питомої швидкості окислення СВ від БСК очищуваної води

Таблиц

Очищення ПДБ на Івано-Франківському спиртозаводі

Показники ПДБ Очищена ЦІ

Період аерації, год / швидкість розбавлення, год“1 9/0,11 9/0,11

Величина рН 4,1±0,5 8,2±0,5

ХСК, мг/дм3 2483011580 52001315

БСКП, мг/дм3 19830±590 21001368

Концентрація АСБ, г/дм3 (ферментер) 10,511,3

Ефект очищення за ХСК, % 77,112,3

Ефект очищення за БСК„, % 89,410,5

Незброджений цукор, % на СР 1,56 0,33

Гліцерин, % на СР 2,33 Сліди

Бетаїн, % на СР 18,99 Сліди

З даних таблиці 3 видно, що після вирощування асоціації мікроорганізмів стічних водах Івано-Франківського заводу показник забруднення ХСК падає , 5200 мг/дм3, а БСК до 2100 мг/дм3, що свідчить про асиміляцію значної де органічних речовин. Практично повністю використовуються залишки гліцериї незброджені цукри, бетаїн.

Таким чином, концентровані стічні води спиртового заводу - післядріжджс барда - очищується асоціацією мікроорганізмів на 90% за БСКП, а 10% забруднеї що залишилися, поступають в загальний потік заводських СВ.

На Івано-Франківському спиртозаводі працює спеціалізований ц виробництва хліопекарських дріжджів. Барда цеху ХПД разом з ПДБ подавала на установку попереднього очищення СВ у відношенні 1:3.

Після попереднього очищення стічна вода змішувалася з усіма забрудненні стічними водами, такий загальний потік характеризувався показникам приведеними в таблиці 4. ...

Таблиця

Санітарно-хімічна показники загального потоку очищених стічних вод

Назва показника, , одиниці виміру Величина показника

Величина рН 7,8-8,0

Завислі речовини, мг/дм 150-160

Твердий залишок, мг/дм3 5500

ХСК, мг/дм3 1790-2140

БСКп, мг/дм3 1000-1500

Азот загальний, мг/дм3 100-120

Фосфор, мг/дм3 19-25

Хлориди, мг/дм3 1500

Сульфати, мг/дм3 390

Промислова перевірка підтвердила ефективність застосування підібраної асоціації для очищення ПДБ та суміші її з бардою цеху ХПД. Асоціація забезпечує повне видалення з стічної води гліцерину, амінокислот і важкоокислюваної сполуки бетаїну. Загальне зниження органічних забруднень за показником БСК становить 90%. Ефект очищення забезпечувався роботою дослідних установок при встановлених в лабораторних умовах та підтверджених у виробництві оптимальних параметрах процесу. Очищення супроводжується синтезом біомаси до 12 г/дм3, яка виділяється у вертикальних відстійниках, ущільнюється і висушується на розпилюючій сушарці самостійно або у суміші з кормовими дріжджами. На одержані продукти розроблено Технічні Умови.

В результаті дослідження періодичного процесу на ПСБ встановлено, що асоціація мікроорганізмів (цтах - 0,237 год "'), синтезує до 20 г/дм3 біомаси і її вихід становить 0,50-0,64 г/г від використаного БСКп-

Запропонована асоціація дозволяє одержати на ПСБ кормовий продукт та умовно чисті конденсати. Такий спосіб утилізації барди апробовано на Будильському спиртозаводі, розроблено Технологічний регламент. Проте, висока вартість випарних установок, значні витрати паливно-енергетичних ресурсів в умовах існуючої кризи в Україні стримує подальше впроводження та вдосконалення такої технології.

В шостому позділі «Дочищення стічних вод із застосуванням ціанобактерій» приведені результати експериментів з нетоксичними культурами ціанобактерій, що мають здатність до утилізації сполук азоту та фосфору із стічних вод. Це культури нитчастих ціанобактерій Брігиііпа рІаіепБІБ №1,. Моб(:ос Ііпскіа №2, АпаЬаепа уагіаЬіІІБ №3, АпаЬаепа Бр. №3а, Ріесіопеша Ьогіапиш №4, ОзсіПаШпа Бр. №5, а також одноклітинні ціанобактерії БупесЬососсиз сесігогиш №6.

В процесі росту на стічних водах різні культури ціанобактерій по різному метаболізують забруднюючі сполуки. Так, на 7-му добу росту ціанобактерії утилізували 21-51,6% амонійного азоту та 89,9-96,8% нітратного азоту , а також 46,3-81,6%) фосфору.. Враховуючи різну здатність ціанобактерій до утилізації забруднень, варіабельність СВ, результати наших досліджень, що представлені в розділі 4, ми вважаємо доцільним - використання в очисних спорудах асоціацій ціанобактерій. Такий підхід здатний забезпечити більш повне вилучення забруднюючих речовин із СВ та одержати повноцінну за складом біомасу. Для підтвердження цього були проведені спеціальні досліди.

Асоціації одержували при спільному культивуванні композицій з раніше перелічених стаціонарних культур ціанобактерій на стічних водах в періодичних умовах протягом 7 діб.

Контрольними показниками (мікроскопія живих препаратів, використання забруднень середовища) була встановлена недоцільність використання таких культур як 2, 3, За - вони виявилися не життєздатними в асоціаціях. Стійкими виявилися композиції на основі одноклітинної ціанобактерії БупесЬососсиБ сесігогиш та нитчастих ціанобактерій ОзсіІІаШгіа, РІесШпета, Брігиііпа. Ці культури скомпоновані в такі асоціації:

1+6, 1+5, 1+4, 4+5, 5+6, 1+4+5, 1+4+6, 1+5+6, 4+5+6.

За результатами прямої мікроскопії такі змішані культури, як 1+5, 4+5, 4+5-через 2-3 доби вирощування у своєму складі мали лише культуру ОБСіїїаІогіа (№: Вона витісняє інші нитчасті ціанобактерії, її нитки охоплюють все поле зор клітини БупесЬососсиз зустрічалися досить рідко. Інші - виявилися придатними, спільного існування. Показники очищення (табл.5) стічної води асоціація» ціанобактерій 1+4, 1+6, а особливо 1+4+6 та 1+5+6 - переважають над такими д. монокультур. За використанням забруднень асоціації 1+4+6, 1+5+6 займаю перше місце серед усіх варіантів. Вони здатні рости на зазначених стічних вода синтезувати 2-3 г/дм3 біомаси, а також вилучати нітратний та амонійний азе фосфор, знебарвлювати стічну воду на 60-65%.

Таблиця

Ефективність доочищення стічних вод спиртозаводів

за допомогою асоціацій ціанобактерій

Асоціації із культур за №№ АСБ, г/дм3 N=5 Ступінь очищення за показниками, у % до вихідного рівня

ХСК БСКП забарвлення азоту нітратів азоту Ш4+ фосфор;

1+4 1,6±0,1 42,3 84,2 49,4 93,5 100,0 100,0

1+6 2,9+0,1 47,8 85,2 55,8 94,6 100,0 100,0

1+4+5 2,8+0,15 54,5 86,0 59,0 97,7 54,2 74,1

1+4+6 2,0±0,1 86,1 88,3 60,2 100,0 100,0 100,0

1+5+6 3,1±0,15 85,4 87,1 65,4 100,0 100,0 100,0

4+6 2,6±0,11 41,5 75,5 63,1 95,4 59,1 91,3

5+6 1,9±0,2 48,8 78,4 62,7 94,4 67,3 85,4

1+4+5+6 2,8+0,1 59,3 81,2 57,7 91,2 89,9 82,3

Примітка: Попередньо очищена СВ має показник ХСК 4000 мг /дм , БСКП 1500 мг/дм3, містить азоту нітратного 400 мг/дм3, амонійного -80 мг/дм3, фосфору - 25 мг/дм , забарвлена до 8000 градусів.

На експериментальній установці типу люміностат та модернізованому АКЛ-1 визначались основні параметри культивування асоціацій 1+4+6 та 1+5+6 на СІ спиртозаводів, що пройшли попереднє очищення. Встановлено, що максимальна показників доочищення за допомогою ціанобактерій можна досягти прі безперервному підживленні ферментера СВ з О = 0, 01 год-1. При цьому досягнуті таких показників очищення (таблиця 6): повністю вилучені азот амонійний т; фосфор, знижено з 600 до 15-21 мг/дм3 вміст азоту нітратів, з 1000 д< 120-150 мг/дм3 - БСК, з 3000 до 350-400 мг/дм3- ХСК, забарвлення -- з 10700 ді 5780-6650 град.

Утворена біомаса виділялася за допомогою сепаратора та з концентраціє« сухих речовин 11-12% подавалася на розпилюючу сушарку. Суху біомасу ціанобактерій оцінено за біохімічним складом, кормовою цінністю, проведене токсикологічні дослідження.

Рис. 5 Комплексна апаратурно-технологічна схема очищення концентрованих стічних вод

— 1----вода; — 3-----повітря; — 14------ортофосфорна кислота; — 31--------СВ (барда); — 32------попередньо очищена СВ (в

каналізацію); — 33-----асоціація; — 34------біомаса, що повертається; — 35-------біомаса; — 36------асоціація ціанобактерій;

— 37-----доочищена СВ на біоставки; — 38--------біомаса ціанобактерій; — 39 — - сухий продукт; 1 - збірник СВ; 2 - насос

подачі СВ; 3 - ротаметр; 4 - збірник ортофосфорної кислоти; 5 - інокулятор; 6 - розподільчий колектор; 7 - ферментер; 8 - розподільчий насос; 9 - деаератор; 10 - відстійник; 11 - збірник-лоток; 12 - збірник біомаси; 13 - насос повернення біомаси; 14 - ущільнювач біомаси; 15 - збірник згущеної біомаси; 16 - насос подачі суспензії на термоліз; 17 - повітродувка; 18 - насос подачі попередньо очищених СВ; 19 - фотобіореактор; 20 - сепаратор; 21 - насос подачі біомаси ціанобактерій; 22 -збірник біомаси; 23 - розпилююча сушарка; 24 - інокулятор ціанобактерій

На рис.5 наведена комплексна апаратурно-технологічна схема очищення, п включає дві технології — очищення СВ за допомогою асоціацій з активних штам мікроорганізмів і доочищення із застосуванням асоціацій ціанобактерій. Обид технології поряд з очищенням СВ передбачають одержання мікробної біомаси, першому випадку біомаса підлягає термолізу з наступним висушуванням і розпилюючій сушарці. Технологія доочищення ціанобактеріями закінчуєте одержанняс сухої біомаси теж. Комплексна схема дає великі переваги, але потреб; значних енергетичних витрат. При відсутності цієї можливості перша частиі схеми здійснюється окремо і має переваги у відношенні очищення концентровані СВ в порівнянні з традиційною технологією.

Таблиця

Доочищення стічних вод асоціаціями ціанобактерій в безперервному режимі

Показники забруднень, одиниці виміру

Асоціації ХСК, мг/дм3 БСКп мг/дм азот нітратів, мг/дм3 Амонійний азот, мг/дм3 фосфор мг/дм іабарвлення, град.

1+4+6 354 122 15 Не знайдено Сліди 5780

1+5+6 408 158 21 Не знайдено Сліди 6650

Таким чином, комплексне застосування проведених нами розробок дозволі очистити концентровані СВ від забруднень на 98,7% за ХСК та на 99,4% за БСК.

Повністю вилучити азот амонійний, фосфор, (рис.6). Таких результатів не дг жодна з існуючих технологій очищення СВ спиртозаводів.

Цього досягнуто за рахунок деструкції важкоокислюваних сполук. В традиційни технологіях мікроорганізми руйнують їх в незначній мірі. Окрім того, кінцевим продуктами цієї технології є не лише очищена стічна вода, а бактеріальна біомас та біомаса ціанобактерій, яка придатна до використання як кормова домішк збагачена протеїном та біологічно-активними речовинами.

Рис.6 Загальний ступінь очищення стічних вод (%)

Р1- СВ; Р2-очищена вода асоціацією; РЗ- доочищена ціанобактеріями.

Проте, за вимогами сучасного екологічного законодавства, очищені СВ навіть з такими показниками ще не можна скинути у відкриті водоймища, тому передбачається додаткова стадія доочищення - біоставки.

У сьомому розділі «Характеристика бактеріальної біомаси, що утворюється в процесі очищення стічних вод спиртозаводів» приведений аналіз складу біомаси, що містить 48-72% протеїну, ненасичені жирні кислоти, незамінні амінокислоти, вітаміни групи В. Медико-біологічні та зоотехнічні дослідження показали, що ві кг мікробної біомаси міститься 0,96 кг кормових одиниць, вона не проявляє токсичної, алергенної дії на організм тварин, може використовуватися як кормова домішка у тваринництві.

ВИСНОВКИ

Виконана робота є завершеною науковою працею, в якій на основі проведених досліджень розроблено ефективну технологію аеробного очищення концентрованих стічних вод спиртозаводів штучною асоціацією з одержанням кормової біомаси, а також запропоновано спосіб доочищення таких стічних вод за допомогою асоціацій ціанобактерій.

1. Встановлено, що адаптований активний мул, який вирощувався на СВ спиртозаводів, представлений бактеріальним ценозом. Домінуючу роль відіграють мікроорганізми родів Pseudomonas, Aeromonas, Azomonas, Edwardciella, Caseobacter, Zymomonas.

2. Експериментально визначено ступінь деструкції органічних речовин для монокультур, що максимально складає 53%.

3. Доведено, що підібрана штучна асоціація з 5 культур забезпечує використання органічних речовин зі СВ на 90% і здатна до глибокої деструкції забруднюючих речовин СВ, в тому числі бетаїну та колоїдів, має високу синтезуючу активність.

4. Експериментально підібрано оптимальні параметри процесу на ПДБ (температура-35-36 °С, період аерації 9-10 годин, концентрація біомаси 12 г/дм 3), які забезпечують ефект очищення СВ асоціацією на 90% за показником БСК, вихід біомаси складає 0,445 г/г БСКП.

5. Встановлено, що доочищення стічних вод здійснюється за допомогою нетоксичних асоціацій ціанобактерій. При оптимальній швидкості протоку (D=

0,01) ефект очищення становить 89% за БСКП, знебарвлення СВ досягає 60%.

6. Розроблено комплексну технологічну схему очищення, яка складається з таких стадій:

-попереднє очищення СВ асоціацією з одержанням кормової біомаси;

-доочищення за допомогою асоціацій ціанобактерій.

7. Показано, що загальний ефект очищення стічних вод за повною технологічною схемою становить 98,7% за ХСК, 99,4% за БСК. Повністю вилучається із стічної води важкоокислювана сполука - бетаїн, азот амонійний, фосфор.

8. Розроблено спосіб одержання кормового білку на після дріжджовій бар, (авторське свідоцтво № 1012608).

9. В результаті медико-біологічних та зоотехнічних досліджень встановлені що продукт містить 48-72% протеїну, біологічно-активні сполуки. В 1 кг мікробне біомаси міститься 0,96 кг кормових одиниць, вона не проявляє токсично алергенної дії на організм тварин. Розроблено ТУ на Біомасу мікробну кормову т на Дріжджі кормові з добавкою біомаси мікробної кормової.

10. Впроваджено на Івано-Франківському спиртозаводі технології попереднього очищення ПДБ. Розроблено Технологічний регламент н проектування установки локального очищення стічних вод, Технологічн інструкцію з експлуатації установки попереднього очищення стічних вод. Річни економічний ефект для заводу складає 1 млн 204 тис. гривень.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Обезвреживание концентрированных сточных вод спирто-дрожжевы: предприятий с получением кормового продукта / Кошель М.И., Шматко Т.И. Гасюк О.В., Каранов Ю.А., Заболотная Г.М., Хиль Г.Н. И АгроНИИТЭИПП. сер.24 обзор, инф., Москва,- 1990.-Вып.6. -28 с.

2. Очистка сточных вод заводов, вырабатывающих хлебопекарные дрожжы Кошель М.И., Шматко Т.И., Каранов Ю.А., Заболотная Г.М., Гасюк О.В. / АгроНИИТЭИПП. сер.24: обзор, инф.,Москва - 1992-Вып.3. -29 с.

3. Руководство по анализу сточных вод спирто-дрожжевых заводов / Кошел: М.И., Каранов Ю.А., Заболотная Г.М., Чабан Н.Б., Ткаченко Г.Т., Заварзина О.С. Палюшок Е., Башмакова С.В.- Киев: Харчова і переробна пром.-1994 - 65 с.

4. Колтукова Н.В., Менджул М.І., Заболотна Г.М., Кошель М.І. Очищенні стоків спиртозаводів //Харч. І переробна пром.- 1993.-№9.-С.29.

5. Заболотная Г.М., Кошель М.И., Колтукова Н.В. Эффективность очисти сточных вод спиртового производства и физиология роста Spirulina platensis / Мікробіол. Журн..- 1994.-56, №1,- С.58-59.

6. Колтукова Н.В., Менджул М.И., Заболотная Г.М., Кошель М.И., Подбор культур цианобактерий для доочистки сточных вод спирто-дрожжевогс производства // Микробиол. журн..- 1995.-57, №3- С.78-83.

7.Кошель М.І., Каранов Ю.А., Заболотна Г.М., Чабан Н.Б. Очищення стічни> вод спиртових заводів // Вісник аграрної науки - 1999, №5. - С.63-66.

8. Бранцевич Л.Г., Заболотная Г.М., Ильяшева JI.M. Изменение дегидрогеназной активности бактерий рода Pseudomonas под влиянием фильтратоЕ синезеленых водорослей // Вестник Киевского университета, серия Биология.-1980 - №2.-С.21-25.

9. Способ получения биомассы А.с.1011268 СССР, МПК С12 №1/20 / Кравец Ю.М., Витковская В.А., Каранов Ю.А., Шматко Т.И., Лагутенко М.Д., Кошель М.И., Чабан Н.Б., Заболотная Г.М., Макаренко К.Д., Евсейчик Б.И.(СССР) - № 1012608; Заявл. 21.09.81; Опубл. 14.12.82. Бюл.53, 10 с.

10 Заболотная Г.М., Кошель М.И., Колтукова Н.В., Менджул М.И. Искусственные ассоциативные культуры в доочистке сточных вод спиртодрожжевых заводов // Труды Междунар. конф. «Интродукция микроорганизмов в окружающую среду».- Москва: Рос. АН,- 1994,- С.35.

11. Заболотная Г.М., Кошель М.И., Ковырзина Т.В., Менджул М.И., Лысенко Т.Г. Ассоциации цианобактерий в доочистке сточных вод спиртзаводов // Труды, семинара «Экология воды и здоровье человека».—Ялта: Знание.— 1996-Киев-1996 - С.23-24.

12. Заболотна Г.М., Кошель М.І., Менджул М.І., Лисенко Т.Г. Доочистка стічних вод спиртозаводів асоціаціями ціанобактерій //Прац.. семінару «Сучасні проблеми водопостачання та знезараження стічних вод».—Рівне: Знання.-1997 -Київ.-1998.-С.4.

13. Заболотна Г.М., Кошель МЛ. Очистка стічних вод спиртових заводів асоціаціями бактерій та ціанобактерій // Прац. семінару «Сучасні проблеми водопостачання та знезараження стічних вод».—Рівне: Знання.— 1997— Київ —

1998 - С.15-17.

14. Заболотна Г.М., Кошель М.І. Підбір продуктивної бактеріальної асоціації

для біохімічного очищення концентрованих стічних вод спиртозаводів // Праці Міжнар. Наук-техн. конф. "Розроблення та впровадження прогресивних

ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну

промисловість»- Київ.-- 1997.- С.53.

15. Заболотна Г.М., Кошель М.І. Очищення стічних вод мікроводоростями //

Праці Міжнар. Наук-техн. конф."Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну

промисловість»- Київ.- 1997 - С.52.

АНОТАЦІЯ

Заболотна Г.М. Розробка технології очищення та утилізації концентрованих стічних вод мелясно-спиртових заводів за допомогою бактеріальних асоціацій. — Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 03.00.20 - біотехнологія. - Український державний університет харчових технологій, Київ, 2000

Дисертація присвячена дослідженню деструктивної здатності мікроорганізмів (та їх асоціацій) виділених з адаптованого активного мулу до забруднюючих органічних речовин концентрованих стічних вод спиртозаводів, особливо до важкоокислюваних сполук бетаїну та колоїдів.

В результаті проведених досліджень - з активних деструкторів підібрана продуктивна асоціація з 5 культур, яка здатна очищувати в аеробних умовах стічні води від органічних забруднень.

В результаті очищення утворюється значна кількість надлишкової біомаси, що придатна для використання в тваринництві.

Для доочищення стічних вод апробовані ціанобактерії. Підібрані 3 компонентні асоціації з нетоксичних культур ціанобактерій. Визначено показники очищення за

ХСК, БСК, зниження вмісту азоту та фосфору, а також знебарвлення. Визнане: біохімічний склад біомаси ціанобактерій, встановлено, що її мож використовувати як протеїнову і вітамінну домішку в тваринництві.

Розроблено режими аеробного очищення та доочищення стічних ві безперервним способом. Запропонована загальна технологічна схема оброб концентрованих стічних вод.

Ключові слова: стічні води, аеробне очищення, асоціації, доочищен; ціанобактеріями, біомаса.

АННОТАЦИЯ

Заболотная Г.М. Розработка технологии очистки и утилизаці концентрированных сточних вод мелассно-спиртових заводов с помощь бактериальных ассоциаций. — Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук і специальности 03.00.20 - биотехнология. - Украинский государственнь университет пищевых технологий, Киев, 2000

Диссертация посвящена исследованию деструктивной способное', микроорганизмов, выделенных из адаптированного активного ила, к загрязняющи органическим веществам концентрованных сточных вод спиртзаводов, особен! трудноокисляемых соединений сточных вод - бетаина и коллоидов.

В результате проведенных исследований доминирующие микроорганизм адаптированного активного ила идентифицированы до вида. Из активнь деструкторов подобрана продуктивная ассоциация, состоящая из 5 культ] (Pseudomonas stutzeri ВКПМ В-4792, Pseudomonas alcaligenes ВКПМ В-468 Pseudomonas mendocina ВКПМ В-4145, Azomonas sp. ВКПМ В-4685, Aeromon; species ВКПМ В-5503). Соотношение культур в ассоциации соответству« 25:25:25:12,5:12,5.

Показано преимущество классического способа разведения посевної материала с пробирки, обеспечивающего сохранение жизнеспособности активны деструторов и для быстрого запуска очисного сооружения.

Експериментально определены основные параметры аэробной очистки сточны вод искусственной ассоциацией в аэротенках-смесителях: максимальная удельнг скорость роста ассоциации - 0,225, час'1, содержание АСБ в сооружении 12 г/дм3 период аэрации 9-10 часов, эффективность очистки по интегральному показателі оргнических загрязнений БПК составляет 90%.

В процессе очистки образуется избыточная биомасса, которую отделяется с культуральной жидкости в каскаде вертикальных отстойников, уплотняете; термолизуется, высушивается на распылительной сушке. Приведен биохимическая характеристика полученного продукта, в 1 кг которого содержите 0,96 кг кормовых единиц. Сухой продукт используется как богатая протейної кормовая добавка в животноводстве при откорме свиней, крупного рогатого скот, птицы.

Для доочистки сточных вод апробировано цианобактерии. Отдельные культурі оценено по потреблению основных загрязнений сточных вод. Подобрано две 3-

компонентные ассоциации из активных и нетоксичних культур нитчатых и одноклеточных цианобактерий Spirulina platensis + Oscillatoria sp +Synechococcus cedrorum, а также Spirulina platensis + Plectonema borianum + Synechococcus cedrorum, которые извлекают из сточных вод соединения азота и фосфора, а также снижают цветность.

Разработан режим доочистки сточных вод непрерывным способом.

Биомассу цианобактерий предложено отделять с помощью сепаратора и сушить на распылительной сушилке. Сухая биомасса цианобактерий содержит биологически активные вещества (незаменимые аминокислоты, витамины, фотопигменты), ее можно использовать как протеиновую и витаминную добавку в кормлении сельскохозяйственных животных.

На основании проведенных научных исследований предложена технология биологической очистки, которая состоит из таких стадий:

-локальная предварительная очистка сточных вод с получением кормовой бактериальной биомассы;

-доочистка сточных вод с помощью цианобактерий.

Предложена комплексная технологичкская схема обработки концентрованных сточних вод.

Общий эффект очистки сточных вод по полной технологической схеме составляет 98,7% по показателю ХПК, 99,4% по показателю БПКп- Полностью извлекается из сточной воды бетаин, азот аммонийный, соединения фосфора, на 60% снимается окраска.

Технология предварительной очистки сдана ведомственной комиссии, разработан технологический регламент на проектирование установки локальной очистки сточных вод, технологическая инструкция по эксплуатации установки.

Ассоциация апробирована для утилизации послеспиртовой барды, работает в очисном сооружении при периоде аэрации 8 час, синтезирует до 20 г/дм3 биомассы. Вся культуральная жидкость упаривается, затем высушивается. В результате получен кормовой продукт и условно чистые конденсаты. Такой способ апробирован на Будильском спиртзаводе, розработан Технологический регламент. Но высокая стоимость выпарных установок, энергетический и топливный кризис одерживают сегодня внедрение этой технологии.

Годовой экономический эффект от внедрения на Ивано-Франковском :пиртзаводе только технологии предварительной очистки сточных вод будет •.оставлять 1 млн. 54 тыс. гривен (за счет уменьшения оплаты за сброс в орканализацию), а от реализации кормовой биомассы - 149,8 тыс. Общая сумма 'ффекта составляет 1 млн. 204 тыс. гривен.

Ключевые слова: сточные воды, аеробная очистка, ассоциации, доочистка, (ианобактерии, биомасса.

ANNOTATION

Zabolotnaya G.M. The elaboration of technology utilization and concentrate waste ;ater treatment on the mollasses alcohol production with using accociative cultures.-ianuscript.

The dissertation is presented for a scientific degree of candidate of technical science on a speciality 03.00.20 - biotechnology. - Ucrainian State University of Foo Technologies, Kyiev, 2000.

The dissertation is devouted to investigation the destructive properties of th microorganizm (and their assotiative cultures) from adaptive sludge community t organic pollutions of concentrate sewage from molasses processing industries, especiall from hadly devastated substances.

The results of investigation are presented: the identification of founder specie microorganizm of sludge community, compousition them into the effective accociation: These accociative cultures are able to aerobiotreatment waste water from organi pollutions. As a result of treatment biomass are formed. It is suitable to utilisation 2 stern for animal.

Accociative cultures of cyanobacteria for secondary treatement were selected, compounds accociations were compounded from untoxic cultures. Some treatmer indices (COD, BOD, nitrogen, phosphorus) have been determined. Biochemic; compositions of biomass of cyanobacteria has been studied. It is suitable to animals as protein and vitamin fooder addition.

The growth parameters of associations were studied during periodic and continue cultivation.

It is propoused the total technologic scheme of the concentrative waste wate treatment.

Key words: waste water, aerobic treatment, accociative cultures, tertiary treatmem cyanobacteria, biomass.

Подяка. Автор висловлює щиру подяку кандидату технічних наук, член кореспонденту УЕА М.І.Кошелю, як учителю та наставнику, за корисн консультації, методичну і практичну допомогу у виконанні довготривали: досліджень по визначенню оптимальних параметрів аеробного очищення стічни: вод, проведенні виробничих випробувань.