РОЗРОБКА ГІБРИДНОЇ ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ ОБРОБКИ АНАЕРОБНО ЗБРОДЖЕНОГО ОСАДУ (ДИГЕСТАТУ) СТІЧНИХ ВОД ХАРЧОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2023.45.100-109Ключові слова:
кондиціонування осаду, зневоднення осаду, дигестат, ультрафільтрація, зворотний осмос, добривоАнотація
Питання зневоднення та утилізації осадів стічних вод є одним з актуальних через гостру нестачу земельних ресурсів, негативне екологічне навантаження на водні ресурси, ґрунти та атмосферу цих осадів у разі їх накопичення без належної обробки. Анаеробна стабілізація осаді стічних вод харчового виробництва – один з найбільш розповсюджених методів обробки вказаного типу осаду через можливість отримання важливого енергоресурсу – біогазу. Отриманий після анаеробної стабілізації у метантенках осад називається дигестатом, і він також потребує обробки та подальшої утилізації. Дигестат у разі дотримання санітарно-гігієнічних вимог може бути використаний у вигляді добрива. Розробка технологічної схеми обробки дигестату стічних вод є складним питанням, яке не має одного правильного рішення. На основі проведених експериментальних досліджень запропонований гібридний технологічний процес обробки дигестату стічних вод харчової промисловості, який включає зневоднення анаеробно стабілізованого осаду на мультидисковому дегідраторі із застосуванням розбавлення самого осаду через його значну в’язкість, додавання коагулянту та флокулянту. Кек з вологістю близько 65–80% може бути транспортований та використаний у вигляді добрива для сільського господарства. Відокремлений фільтрат від дигестату за технологічною схемою пропонується очищати на двох ступенях мембран. Ефективність очищення рідкої фракції дигестату на двоступеневій мембранній установці за двома варіантами показала наступні результати: варіант 1 (VSEP + RO) – 95%, варіант 2 (ZI + RO1 + RO2) – 94%. У системі VSEP використовується герметична RO мембрана, тому двопрохідний мембранний процес (VSEP+RO) підходить для досягнення кінцевої мети (отриманий пермеат можливо повторно використовувати), тоді як у разі застосування ZI-мембрани необхідний трипрохідний мембранний процес для досягнення тієї ж мети. Досягнуті параметри дозволяють використовувати отриманий пермеат для виробничих потреб підприємства чи в самій технологічній схемі обробки дигестату для розведення осаду або для приготування розчинів реагентів. Отримані продукти (кек та концентрати після мембран) можна використовувати у вигляді добрив.
Посилання
Petruk, V. G., Severyn, L. I., Vasylkivskyi I. V., Bezvoziuk I. I. (2014). Environmental protection technologies. Tutorial. Part 2: Wastewater treatment methods. Vinnytsia, VNTU. Retrieved from http://surl.li/nhkno. [in Ukrainian]
Semenova, O. I., Omelchenko, E. O., Togachynska, O. V., & Kotynskyi, A. V. (2023). Wastewater treatment of food enterprises. Proceedings of the 6th International Scientific and Practical Conference "Recent Scientific Investigation". Oslo, Norway, 164. 183–190. Retrieved from https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/download/4144/4181. [in Ukrainian]
Stepova, O. V., & Trokhymenko, H. G. (2022). Technologies for the protection of the aquatic environment. Educational and methodological manual. Poltava: Poltava Polytechnic University named after Yury Kondratyuk, Mykolaiv: Admiral Makarov National Shipbuilding University. Retrieved from http://surl.li/mrtdx. [in Ukrainian]
Palamarchuk, V. D., & Krychkovsky, V. Yu. (2020). The efficiency of using digestate in the cultivation of carrots and table beets. Fodder and fodder production. 90. 68-82. https://doi.org/10.31073/kormovyrobnytstvo202090-06
Kulichkova, G. (2022). Comparative characteristics of native (liquid) and concentrated up to 40 % vinasse as a raw material for anaerobic fermentation. EUREKA: Life Sciences, 6. 25-35. https://doi.org/10.21303/2504-5695.2022.002692.
Palamarchuk, V. D., Krychkovskiy, V. Yu., Rudska, N. O., & Kolisnyk, O. M. (2023). Latest technologies for growing vegetable crops and corn using biogas plant digestate: monograph. Vinnytsia. Retrieved from http://socrates.vsau.org/b04213/html/cards/getfile.php/33725.pdf. [in Ukrainian]
Kucheruk, P. (2020). Organic fertilizer as a link of nutrient recycling. Sustainable agribusiness platform "SAF Ukraine". Retrieved from https://saf.org.ua/news/902/ [in Ukrainian]
Tokarchuk, D. M., Pryshlyak, N. V., & Palamarenko, Y. V. (2021). Waste management strategy of agricultural enterprises: rational management of crop production waste, animal tissue waste, animal manure, agrochemical waste. Efficient economy. 12. https://doi.org/10.32702/2307-2105-2021.12.104
Albini, E., Pecorini, I., & Ferrara, G. (2019). Improvement of Digestate Stability Using Dark Fermentation and Anaerobic Digestion Processes. Energies. 12(18). 3552. https://doi.org/10.3390/en12183552.
Cerda, A., Mejias, L., Rodríguez, P., Rodríguez, A., Artola, A., Font, X., Gea, T., & Sánchez A. (2019). Valorization of digestate from biowaste through solid-state fermentation to obtain value added bioproducts: A first approach. Bioresource Technology, 271. 409-416. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.09.131.
Brtnicky, M., Kintl, A., Holatko, J., Hammerschmiedt, T., Mustafa, A., Kucerik, J., Vitez, T., Prichystalova, J., Baltazar, T., & Elbl, J. (2022). EFFECT of digestates derived from the fermentation of maize-legume intercropped culture and maize monoculture application on soil properties and plant biomass production. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 9(1). https://doi.org/10.1186/s40538-022-00310-6.
Świątczak, P., & Cydzik-Kwiatkowska, A. (2018). Treatment of Ammonium-Rich Digestate from Methane Fermentation Using Aerobic Granular Sludge. Water Air Soil Pollut., 229, 247. https://doi.org/10.1007/s11270-018-3887-x.
Tsaridou, C., Karanasiou, A., Plakas, K.V., & Karabelas, A. J. (2023). Valorization of Anaerobic-Fermentation Liquid Digestates-Membrane-Based Process Development. Membranes (Basel), 13(3). 297. https://doi.org/10.3390/membranes13030297
Kuroda, K., & Nishikawa, R. (2020). Effect of Digestate from Methane Fermentation using Ulva sp. and Food Waste for Cultivation of Decolored Pyropia yezoensis (Edible Laver Seaweed). European Journal of Sustainable Development Research. 4(4), em0128. https://doi.org/10.29333/ejosdr/8209.
Weckerle, T., Ewald, H., Guth, P., Knorr, K.H., Philipp, B., & Holert, J. (2022). Biogas digestate as a sustainable phytosterol source for biotechnological cascade valorization. Microbial Biotechnology, 16(2), 337–349. https://doi.org/10.1111/1751-7915.14174
Bühlmann, C. H., Mickan, B. S., Tait, S., Batstone, D. J., & Bahri, P. A. (2023). Lactic Acid Production From Food Waste at an Anaerobic Digestion Biorefinery: Effect of Digestate Recirculation and Sucrose Supplementation. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 11. https://doi.org/10.3389/fbioe.2023.1177739
Urbanowska, A., Polowczyk, I., & Kabsch-Korbutowicz, M. (2023). Treatment of Liquid Fraction of Digestate by Integrated Process Struvite Precipitation – Forward Osmosis. Energies. 16(1). https://doi.org/10.3390/en16010047.
Chuda, A., & Ziemiński, K. (2023). Ultra-filtration of Digestate Liquid Fraction by Hollow-Fiber Membranes: Influence of Digestate Pre-Treatment on Hydraulic Capacity and Nutrient Removal Efficiency. Chemical Engineering Journal. 473. 145426. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145426.
Beggio, G., Peng, W., Lü, F., Cerasaro, A., Bonato, T., & Pivato, A. (2022). Chemically Enhanced Solid–Liquid Separation of Digestate: Suspended Solids Removal and Effects on Environmental Quality of Separated Fractions. Waste and Biomass Valorization. 13(2). 1029-1041. https://doi.org/10.1007/s12649-021-01591-y
Tambone, F., Orzi, V., D'Imporzano, G., & Adani, F. (2017). Solid and Liquid Fractionation of Digestate: Mass Balance, Chemical Characterization, and Agronomic and Environ-mental Value. Bioresource Technology. 243. 1251-1256. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.07.130.
MDQ/MDC multi-disc screw dehydrator. Retrieved from https://ua.esmil.eu/product/multi-disc-screw-press/, access date: 11/01/2023.
Treatment of leachate from solid waste landfills. Retrieved from https://ua.esmil.eu/wp-content/uploads/2020/03/esmil_leachate_treatment_ua.pdf, access date: 11/01/2023.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Андрій Шевченко, Олексій Мясоєдов, Тамара Шевченко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
