ЕФЕКТИВНІСТЬ БІОЛОГІЧНОГО ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД З ВИКОРИСТАННЯМ ІММОБІЛІЗОВАНИХ МІКРООРГАНІЗМІВ НА НОСІЯХ РІЗНИХ ТИПІВ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2025.52.16-23Ключові слова:
біотехнологія, мікроорганізми, біоплівка, активний мул, стічні води, очищення стічних вод, іммобілізація, полімерні носіїАнотація
У роботі досліджено ефективність біотехнології очищення стічних вод з використанням іммобілізованих мікроорганізмів, формування на полімерних носіях біологічної плівки та її здатність забезпечувати очищення стічних вод від органічних забруднюючих речовин. Визначали зміну показника хімічного споживання кисню за різної тривалості очищення: 6, 8 і 12 год. Після нарощування біомаси з використанням активного мулу протягом 14 діб носії переносили до проточних біореакторів та визначали зміну концентрації органічних речовин залежно від типу носія. Встановлено, що за тривалості 8 год усі носії забезпечували досягнення гранично допустимих концентрацій за ХСК для скиду стічних вод у водні об’єкти. Найвищу ефективність мав носій «Соти» - 80–87% зниження ХСК за початкових значень - 500, 200 та 80 мг/дм3. Використання носіїв «Йорж» і «Хвиля» показало ефект очищення за ХСК – 50-77%, залежно від умов досліду. Виявлено, що на носій «Йорж» було іммобілізовано найбільшу біомасу – до 390 мг/дм3, однак надмірна товщина біоплівки обмежувала дифузію кисню та знижувала інтенсивність окиснення. Отримані результати показали високу ефективність біологічного очищення стічних вод з використанням іммобілізованих на носіях мікроорганізмів – до 90%, проте свідчать про суттєвий вплив на процес очищення конструкції носія та важливість раціонального вибору типу носія.
Посилання
Ahmad, M., Liu, S., Mahmood, N., Mahmood, A., Ali, M., Zheng, M., & Ni, J. (2017). Effects of porous carrier size on biofilm development, microbial distribution and nitrogen removal in microaerobic bioreactors. Bioresource Technology, 234. 360–369. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.03.076
Tarjányi-Szikora, S., Oláh, J., Makó, M., Palkó, G., Barkács, K., & Záray, G. (2013). Comparison of different granular solids as biofilm carriers. Microchemical Journal, 107. 101–107. https://doi.org/10.1016/j.microc.2012.05.027
Müller-Renno, C., Buhl, S., Davoudi, N., Aurich, J. C., Ripperger, S., Ulber, R., Muffler, K., & Ziegler, Ch. (2013). Novel materials for biofilm reactors and their characterization. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, 146. 207–233. https://doi.org/10.1007/10_2013_264
Mao, Y., Quan, X., Zhao, H., Zhang, Y., Chen, S., Liu, T., & Quan, W. (2017). Accelerated startup of moving bed biofilm process with novel electrophilic suspended biofilm carriers. Chemical Engineering Journal, 315. 364–372. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.01.041
Deng, L., Guo, W., Ngo, H. H., Zhang, X., Wang, X. C., Zhang, Q., & Chen, R. (2016). New functional biocarriers for enhancing the performance of a hybrid moving bed biofilm reactor-membrane bioreactor system. Bioresource Technology, 208. 87–93. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.02.057
Zhao, Y., Liu, D., Huang, W., Yang, Y., Ji, M., Nghiem, L. D., Trinh, Q. T., & Tran, N. H. (2019). Insights into biofilm carriers for biological wastewater treatment processes: Current state-of-the-art, challenges, and opportunities. Bioresource Technology, 288. 121619. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121619
Barwal, A. & Chaudhary, R. (2015) Impact of carrier filling ratio on oxygen uptake & transfer rate, volumetric oxygen transfer coefficient and energy saving potential in a lab-scale MBBR. Journal of Water Process Engineering, 8. 202–208. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2015.10.008
Zhang, Y., Liu, H., Shi, W., Pu, X., Zhang, H., & Rittmann, B. E. (2010). Photobiodegradation of phenol with ultraviolet irradiation of new ceramic biofilm carriers. Biodegradation, 21(6). 881–887. https://doi.org/10.1007/s10532-010-9348-x
Tang, B., Zhao, Y., Bin, L., Huang, S., & Fu, F. (2017). Variation of the characteristics of biofilm on the semi-suspended bio-carrier produced by a 3D printing technique: investigation of a whole growing cycle. Bioresource Technology, 244. 40–47. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.07.132
Zhang, X., Li, J., Yu, Y., Xu, R., & Wu, Z. (2016). Biofilm characteristics in natural ventilation trickling filters (NVTFs) for municipal wastewater treatment: comparison of three kinds of biofilm carriers. Biochemical Engineering Journal, 106. 87–96. https://doi.org/10.1016/j.bej.2015.11.009
Zhu, S.-M., Deng, Y.-L., Ruan, Y.-J., Guo, X.-S., Shi, M.-M., & Shen, J.-Z. (2015). Biological denitrification using poly(butylene succinate) as carbon source and biofilm carrier for recirculating aquaculture system effluent treatment. Bioresource Technology, 192. 603–610. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.06.021
Tang, K., Ooi, G., Spiliotopoulou, A., Kaarsholm, K., Sundmark, K., Florian, B., Kragelund, C., Bester, K., & Andersen, H. (2020). Removal of pharmaceuticals, toxicity and natural fluorescence through the ozonation of biologically-treated hospital wastewater, with further polishing via a suspended biofilm. Chemical Engineering Journal, 359. 321–330. https://doi.org/10.3390/w12041059
Bassin, J. P., Dias, I. N., Cao, S. M. S., Senra, E., Laranjeira, Y., & Dezotti, M. (2016). Effect of increasing organic loading rates on the performance of moving-bed biofilm reactors filled with different support media: assessing the activity of suspended and attached biomass fractions. Process Safety and Environmental Protection, 100. 131–141. https://doi.org/10.1016/j.psep.2016.01.007
Feng, G., Cheng, Y., Wang, S.-Y., Borca-Tasciuc, D. A., Worobo, R. W., & Moraru, C. I. (2015). Bacterial attachment and biofilm formation on surfaces are reduced by small-diameter nanoscale pores: how small is small enough? Biofilms and Microbiomes, 1. 15022. https://doi.org/10.1038/npjbiofilms.2015.22
Yang, X.-L., Jiang, Q., Song, H.-L., Gu, T.-T., & Xia, M.-Q. (2015). Selection and application of agricultural wastes as solid carbon sources and biofilm carriers in MBR. Journal of Hazardous Materials, 283. 186–192. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.09.036
Zhang, X., Zhou, X., Ni, H., Rong, X., Zhang, Q., Xiao, X., Huan, H., Liu, J. F., & Wu, Z. (2018). Surface modification of basalt fiber with organic/inorganic composites for biofilm carrier used in wastewater treatment. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 6(2). 2596–2602. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b04089
Sun, L., Wang, J., Liang, J., & Li, G. (2019) Boric acid cross-linked 3D polyvinyl alcohol gel beads by NaOH-titration method as a suitable biomass immobilization matrix. Journal of Polymers and the Environment, 27. https://doi.org/10.1007/s10924-019-01610-z
Geiger, M. & Rauch, B. (2017) Diffusion depth: a crucial factor for MBBR carrier. Filtration + Separation, 54(3). 30–32. https://doi.org/10.1016/S0015-1882(17)30035-6
Swain, A. K., Sahoo, A., Jena, H. M., & Patra, H. (2018). Industrial wastewater treatment by aerobic inverse fluidized bed biofilm reactors (AIFBBRs): a review. Journal of Water Process Engineering, 23. 61–74. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2018.02.017
Hlihor, R. M., Figueiredo, H., Tavares, T., & Gavrilescu, M. (2017). Biosorption potential of dead and living Arthrobacter viscosus biomass in the removal of Cr(VI): batch and column studies. Process Safety and Environmental Protection, 108. 44–56. https://doi.org/10.1016/j.psep.2016.06.016
Pesciaroli, L., Petruccioli, M., Federici, F., & D’Annibale, A. (2013). Pleurotus ostreatus biofilms exhibit higher tolerance to toxicants than free-floating counterparts. Biofouling, 29(8). 1043–1055. https://doi.org/10.1080/08927014.2013.825901
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Андрій Гриневич, Лариса Саблій, Вероніка Жукова, Ірина Ляшок
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).
