Діяльність промислових підприємств, зокрема солодових заводів, включає технологічні процеси промивки і обробки сировини,
в результаті яких утворюються стічні води, що містять завислі речовини,
розчинені органічні сполуки, іони важких металів, зокрема Феруму, сполуки
Нітрогену й Фосфору, солі та ін. у концентраціях, які перевищують норми, і тому
потребують належного очищення перед відведенням у природну водойму.
Перспективними біологічними об’єктами для очищення стічних вод від
іонів важких металів, зокрема Феруму, нітратів та фосфатів вважаються водні
макрофіти, через їх високу здатність до вилучення цих забруднень.
Метою роботи є удосконалення біотехнології очищення стічних вод з
використанням Lemna minor для підвищення ефективності видалення іонів
Феруму.
В дисертації вперше отримані такі нові наукові результати:
1. Вперше встановлено ефективність використання ряски L. minor для
очищення стічних вод промислових підприємств від іонів Fe3+ до 90 % з
одержанням концентрацій Феруму в очищеній воді менше 0,3 мг/дм3
, що
відповідає нормативним вимогам до скиду стічних вод у природні водойми.
5
2. Вперше визначено раціональні параметри видалення іонів Fe3+ зі стічних
вод за допомогою L. minor: тривалість 8±0,2 год; питома біомаса ряски
25±1 г/дм3
; питоме навантаження на ряску за іонами Феруму
qF 0,24±0,05 мг/(г·доба); питома швидкість видалення іонів Феруму рясковими
ρ 0,20±0,05 мг/(г·доба); потужність біореактора щодо видалення іонів Феруму
ПFe 5,0±0,3 мг/(дм3
·доба). за температури води 18-20 °С, штучного освітлення
протягом 12 год на добу інтенсивністю 3000 лк і початкової концентрації Феруму
2,0 мг/дм3.
3. Вперше встановлено раціональні параметри доочищення стічних вод
солодового заводу з використанням біоценозу іммобілізованих мікроорганізмів
та ряскових від іонів Феруму та нітратів за початкової концентрації, відповідно,
до 1,3 мг/дм3 та до 53 мг/дм3 : тривалість – 8±0,2 год; питома величина біомаси
ряски – 25±1 мг/дм3, біомаси іммобілізованих мікроорганізмів – 2,0±0,1 мг/дм3;
щільність волокнистого носія в біореакторі – 2,4±0,1 г/дм3; ступінь видалення
іонів Феруму та нітратів становила, відповідно, до 40 % та до 53 % за температури води 18-24 °С.
4. Вперше для біологічного очищення стічних вод встановлено
раціональний режим роботи струминного аератора роторного типу, оснащеного
кільцевою насадкою з периферійними отворами діаметром 12 мм з кутовою
швидкістю 38 с-1
, що забезпечує збільшення ступеня очищення стічних вод за
ХСК до 40 %, агрегативну стійкість пластівців і життєздатність мікроорганізмів
активного мулу, муловий індекс до 90 см3
/г та зниження енергетичних витрат.
Методи та методики досліджень. Дослідження зміни показників хімічного
складу (концентрації іонів Феруму, нітратів, нітритів, амонійного азоту,
фосфатів, ХСК, розчиненого кисню) та фізико-хімічних параметрів (водневий
показник, температура) стічних вод визначали методами спектроскопії,
потенціометрії, титрування. Біомасу ряски, іммобілізованих мікроорганізмів,
показники активного мулу визначали за допомогою гравіметричного методу,
склад мікроорганізмів – за допомогою мікроскопування.
Практична цінність дисертаційної роботи полягає у наступному:
Розроблено конструкцію біореактора (патент України на корисну модель
№ 136188), який забезпечує ефективне очищення стічних вод від іонів Феруму.
Розроблена і впроваджена біотехнологія доочищення стічних вод
солодового заводу у біореакторі з рясковими, що забезпечує видалення сполук
Феруму і нітратів до нормативних вимог. Розроблена технологічна та апаратурна
схеми доочищення стічних вод Славутського солодового заводу в біореакторі з
рясковими (акт впровадження). Собівартість доочищення 1 м3
стічних вод –
1,34 грн.
Розроблено технологію культивування ряскових, її апаратурну та
технологічну схеми. Ряска використовується для очищення стічних вод.
Культивування здійснюється на середовищі Штейнберга за таких параметрів:
температура середовища 18-25°С; концентрація розчиненого кисню
1,5-2,0 мг/дм3.
Встановлено раціональне питоме навантаження на ряску за іонами Феруму
0,24±0,05 мг/(г·доба), питома швидкість видалення іонів Феруму –
0,20±0,05 мг/(г·доба), потужність біореактора щодо видалення
5,0±0,3 мг/(дм3
·доба), які дозволяють розрахувати технологічні і конструктивні
параметри біореактора для різних витрат стічних вод і вихідних концентрацій
іонів Феруму.
Результати досліджень впроваджено в навчальний процес для студентів
спеціальності 162 «Біотехнології та біоінженерія» в дисциплінах «Біотехнології
очищення води» та «Екобіотехнологія».
За темою дисертації опубліковано 28 наукових праць, в тому числі: 13
наукових статей, з яких 11 опубліковані в українських наукових виданнях
України з технічних наук, 1 стаття у періодичному науковому фаховому виданні
держави, яка входить до Організації економічного співробітництва та розвитку
та Європейського Союзу (Угорщина), 1 – в інших виданнях; 1 патент України на
корисну модель; 14 тез доповідей на всеукраїнських та міжнародних
конференціях.
