Кількісний контроль технологічних характеристик активного мулу в екологічних біотехнологіях
Юрченко Валентина Олександрівна
Харківський національний університет міського господарства ім. О. М. Бекетова
http://orcid.org/0000-0001-7123-710X
Левашова Юлія Станіславівна
Харківський національний університет міського господарства ім. О. М. Бекетова
http://orcid.org/0000-0001-6323-2114
Косенко Наталія Олексіївна
Харківський національний університет міського господарства ім. О. М. Бекетова
http://orcid.org/0000-0002-4554-0305
Мельнікова Оксана Григорівна
Харківський національний університет міського господарства ім. О. М. Бекетова
http://orcid.org/0000-0001-5649-2997
Чернишенко Ганна Олександрівна
Харківський національний університет міського господарства ім. О. М. Бекетова
http://orcid.org/0000-0002-0685-925X
Ткаченко Світлана Олександрівна
Харківський національний університет міського господарства ім. О. М. Бекетова
http://orcid.org/0000-0001-9542-5869
DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-37-24
Ключові слова: активний мул, пластівці, технологічні характеристики, форма, розміри, структура, седиме-нтаційні властивості, налипання
Анотація
Для кількісного контролю технологічних характеристик активного мулу в біологічних очисних спорудах в рамках представленого дослідження розроблено комп’ютеризовану методику, використання якої підвищує надійність та техногенну безпеку експлуатації біоло-гічних очисних споруд. Методика базується на визначенні в кількісних показниках геомет-ричних (площі, об’єму) та морфологічних (форми та структури) характеристик пластівців активного мулу при обробці мікрофотознімків мулу в програмному продукті Imadge J. Фо-тографування мікроскопічних зображень мулу виконували при збільшенні в 100 разів і ма-сштабуванні з допомогою окуляр-мікрометра. Наразі морфологічні характеристики актив-ного мулу визначають тільки візуально, що не дозволяє усереднити дані великої кількості зразків та загалом зумовлює суб’єктивний характер оцінок. Дослідження пластівців мулу в налипаннях на мембранах мембранного біологічного реактора показали, що пластівці з по-верхневої аеробної зони налипань мають дещо круглішу форму, менші лінійні розміри, площу та об’єм, ніж пластівці мулу з анаеробної зони в глибині налипань. Дослідження впливу іонів магнію на властивості пластівців активного мулу показали, що при збільшенні концентрації магнію в муловій рідині спостерігається зменшення округлості пластівців, не-значне погіршенні структури, проте відбувається значно суттєвіше збільшення лінійних ро-змірів (майже на 60 %), площі (на 134 %) і надзвичайне збільшення (на 275 %) об’єму плас-тівців. Ці показники свідчать про покращення технологічних властивостей пластівців та зменшення їх здатності до налипань на мембранах реактора. Розроблена комп’ютеризована методика дозволяє значно деталізувати й уточняти результати візуальних оцінок техноло-гічних характеристик пластівців активного мулу та у великому масиві даних виявляти най-дрібніші зміни морфологічних показників пластівців в різних технологіях очистки стічних вод.
Посилання
- Sustainable Cities And Towns Campaign [Електронний ресурс]. URL: https://sustainablecities.eu/sustainable-cities-platform/
- Буркинский Б.В., Степанов В. Н., Харичков С. К. Экономико-экологические основы регионального природопользования и развития. Одесса: Феникс, 2005. 575 с. URL: https://nvd-nanu.org.ua/d578f989-9d9f-e859-760b-dd2853739841/
- Згуровський М.З. Сталий розвиток регіонів України. Київ: НТУУ «КПІ», 2009. 197с. URL: http://irbis-nbuv.gov.ua/ulib/item/ukr0000013879
- Henze M., Harremoës P., Jansen J. l. C., Arvin E. Wastewater Treatment: Biological and Chemical Processes. Berlin; New York: Springer, 2002. 430 p. URL: https://orbit.dtu.dk/en/publications/wastewater-treatment-biological-and-chemical-processes-2
- Жмур Н. С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на объектах с аэротенками. Москва: АКВАРОС, 2003. 512 с. URL: https://elima.ru/books/?id=5483
- Блінова Н. К., Кравченко А. В. Сучасні проблеми біологічної очистки стічних вод та шляхи їх вирішення. Вісник східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2018. № 3(244). С. 14–19 URL: https://deps.snu.edu.ua/
media/filer_public/35/56/3556d222-10ff-4466-939f-18fc2496c428/visnik_3_244_.pdf - Eikelboom D. H. Process Control of Active Thing Plants by Microscopic Investigation. London: IWA Publishing, 2000. 163 р. URL: https://www.iwapublishing.com/
sites/default/files/ebooks/9781900222297.pdf - Mark C. M. van Loosdrecht, Per H. Nielsen, Carlos M. Lopez-Vazquez and Damir Brdjanovic. Experimental Methods In Wastewater Treatment. Published by IWA Publishing, London, UK, 2016. 362 р. URL: https://experimentalmethods.org/wp-content/uploads/2018/01/Experimental-Methods-in-Wastewater-Treatment.pdf
- Jenneé R., Banadda E., Smets I., Van Impe, J. Monitoring activated sludge settling properties using image analysis. Water Science Technology. 2004. 50(7). Р.281–285. doi: 10.2166/wst.2004.0471
- Xu D., Li J., Ma T. Rapid aerobic sludge granulation in an integrated oxidation ditch with two-zone clarifiers. Water Research. 2020. Vol. 175. doi: 10.1016/j.watres.2020.115704
- D’Antoni B. M., Iracà F., Romero M. Filamentous foaming and bulking in activated sludge treatments: causes and mitigation actions. Brief review. June 2017. doi: 10.13140/RG.2.2.29506.58560
- Sam T., Le Roes-Hill M, Hoosain N. and Welz P. J. Strategies for controlling filamentous bulking in activated sludge wastewater treatment plants: the old and the new J. Water. 2022. 14(20). P 3223–3244. doi: 10.3390/w14203223
- Ai S, Du L, Wang Z, Shao L, Kang H, Wang F and Bian D. Effect of controlling filamentous bulking sludge by Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process. January. 2021. E3S Web of Conferences. 261. 04031. doi: 10.1051/e3sconf/202126104031
- Щетинин А. И., Юрченко В. А., Мальбиев Б. Ю., Михнев А. Н., Мельник В. А., Коробкина И. А. Нитчатое вспухание активного ила и эффект удаления биогенных элементов. Химия и технология воды. 2006. № 4. С. 83–88. URL: http://jwct.org.ua/uk/home-uk.html
- Gulshin I. The settling behavior of an activated sludge with simultaneous nitrification and denitrification. Matec Web of Conferences. 2017. Vol. 106. doi: 10.1051/matecconf/201710607002
- Mesquita D. P., Amaral A. L., Ferreir E. C. Activated sludge characterization through microscopy: a review on quantitative image analysis and chemometric techniques. Analytica Chimica Acta. 2013. Vol. 802. P. 14–28. doi: 10.1016/j.aca.2013.09.016
- Mikkelsen L. H., Keiding K. The shear sensitivity of activated sludge: an evaluation of the possibility for a standardised floc strength test. Water Research. 2002. Vol. 36. P. 2931–2940. doi: 10.1016/S0043-1354(01)00518-8
- Van Dierdonck J., den Broeck R., Vansant A., Van Impe J., Smets I. Microscopic image analysis versus sludge volume index to monitor activated sludge bioflocculation: a case study. Separation Science and Technology. 2013. Vol. 48. P. 1433–1441. doi: 10.1080/01496395.2013.767836
- Winkler M., Kleerebezem R., Strous M., Chandran K., van Loosdrecht M. Factors influencing the density of aerobic granular sludge. Applied Microbiology and Biotechnology. 2013. 97. P. 7459–7468. doi: 10.1007/s00253-012-4459-4
- Hoinkisa J, Deowan S. A., Panten V., Figoli A., Rong Rong Huang Enrico Drioli, Membrane Bioreactor (MBR) Technology – a Promising Approach for Industrial Water Reuse. Procedia Engineering. 2012. Vol. 33. P.234–241. doi: 10.1016/j.proeng.2012.01.1199
- Aslam M., Charfi A., Lesage G., Heran M., Kim J. Membrane bioreactors for wastewater treatment: A review of mechanical cleaning by scouring agents to control membrane fouling. Chemical Engineering Journal. 2017. Vol. 307. P. 897–913. doi: 10.1016/j.cej.2016.08.144
- Arabi S., Nakhla G. Impact of cation concentrations on fouling in membrane bioreactors Journal of Membrane Science. 2009. Vol. 343. P. 110–118. doi: 10.1016/j.memsci.2009.07.016