ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ РОБОТИ РЕАКТОРА ЦИКЛІЧНОЇ ДІЇ З ПІНОПОЛІСТИРОЛЬНИМ ПЛАВАЮЧИМ ЗАВАНТАЖЕННЯМ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД МОЛОКОПЕРЕРОБНИХ ПІДПРИЄМСТВ
DOI:
https://doi.org/10.31650/2786-6696-2026-17-92-102Ключові слова:
очисні споруди, молокопереробні стічні води, реактор циклічної дії, пінополістирольне плаваюче завантаження, одночасна нітрифікація-денітрифікація, видалення азоту, проєктні параметри, техніко-економічне обґрунтування.Анотація
У статті представлено результати числового дослідження проєктних параметрів реактора циклічної дії (SBR) з пінополістирольним плаваючим завантаженням для очищення стічних вод молокопереробних підприємств. Стічні води молокозаводів ‒ висококонцентрований вуглець-багатий потік (відношення ХСК до загального азоту ХСК/N_заг ≈ 90), тож денітрифікація в них вуглецем не лімітована; вузьким місцем класичної схеми денітрифікації-нітрифікації з просторовим розділенням зон є енергоємність ‒ потреба в окремому аноксидному реакторі, рециркуляції нітратів і високому розчиненому кисні. Мета роботи ‒ обґрунтування робочих діапазонів проєктних параметрів та оцінка економічної доцільності запропонованого рішення. Методику побудовано на математичній моделі ASM3_2N з гомогенізованим описом біоплівки (Wanner та співавтори), реалізованій у Python (NumPy, SciPy) і відкаліброваній на лабораторних даних. Виконано серії числових експериментів для оцінки впливу концентрації розчиненого кисню (DO), об'ємної частки плаваючого завантаження (F) та співвідношення S_S/NH₄⁺-N на ефективність видалення загального азоту. За опорних умов (DO = 1,0 мг О₂/л; F = 30 % v/v) видалення TN досягає 86,5 % для системи з носіями проти 76,0 % для контрольного реактора; залежність від DO немонотонна, з оптимумом 1,0 мг/л (робоче вікно 0,8–1,2). Побудовано двовимірну робочу зону (DO × F) з рівнями ефективності 70, 80 і 85 %. Сформульовано проєктні рекомендації: робочий DO 0,8–1,2 мг О₂/л; F = 25–35 %; мінімально необхідне S_S/NH₄⁺-N ≥ 5. Техніко-економічне обґрунтування для очисних споруд продуктивністю 300 м³/добу на прикладі ДП «Ружин-молоко» (Житомирська обл.) показує зниження капітальних витрат близько 15 %, експлуатаційних — близько 32 %, питомої енергії на аерацію — 37,5 %. Отримані оцінки є результатом модельного прогнозування, узгодженого з лабораторним експериментом, і потребують подальшої промислової верифікації.
Посилання
[1] A. K. Slavov, "General characteristics and treatment possibilities of dairy wastewater — a review", Food Technology and Biotechnology, vol. 55, no. 1, pp. 14–28, 2017. https://doi.org/10.17113/ftb.55.01.17.4520.
[2] T. J. Britz, C. van Schalkwyk, and Y. T. Hung, Treatment of dairy processing wastewaters, in Handbook of Industrial and Hazardous Wastes Treatment, L. K. Wang et al., Eds. New York: CRC Press, 2004, pp. 619–650.
[3] Metcalf and Eddy. AECOM, Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, 5th ed. New York: McGraw-Hill, 2014.
[4] "Council Directive 91/271/EEC of 21 May 1991 concerning urban waste-water treatment," Official Journal of the European Communities, L 135, pp. 40–52, 1991.
[5] K. Pochana and J. Keller, "Study of factors affecting simultaneous nitrification and denitrification (SND)", Water Sci. Technol., vol. 39, no. 6, pp. 61–68, 1999. https://doi.org/10.2166/wst.1999.0278.
[6] E. V. Münch, P. Lant, and J. Keller, "Simultaneous nitrification and denitrification in bench-scale sequencing batch reactors", Water Res., vol. 30, no. 2, pp. 277–284, 1996. https://doi.org/10.1016/0043-1354(95)00174-3.
[7] L. S. Downing and R. Nerenberg, "Effect of bulk liquid DO concentration on activity and microbial community structure of a nitrifying, membrane-aerated biofilm", Biotechnol. Bioeng., vol. 101, no. 6, pp. 1193–1204, 2008. https://doi.org/10.1002/bit.21985.
[8] B. Gil-Pulido, E. Tarpey, E. L. Almeida, S. Finn, N. O'Leary, and A. D. W. Dobson, "Evaluation of dairy processing wastewater biotreatment in an IASBR system", J. Dairy Sci., vol. 101, no. 8, pp. 6850–6859, 2018. https://doi.org/10.3168/jds.2017-13965.
[9] Y. Liu, H. H. P. Fang, and B. Xu, "Simultaneous nitrification and denitrification with limited aeration in sequencing batch reactor", J. Environ. Eng., vol. 134, no. 4, pp. 268–275, 2008. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(2008)134:4(268).
[10] J. P. Bassin, R. Kleerebezem, A. S. Rosado, M. C. M. van Loosdrecht, and M. Dezotti, "Effect of different operational conditions on biofilm development, nitrification, and nitrifying microbial population in moving-bed biofilm reactors", Environ. Sci. Technol., vol. 46, no. 3, pp. 1546–1555, 2012. https://doi.org/10.1021/es203356z.
[11] S. Pal, S. Pal, D. Das, and A. K. Paul, "Moving bed biofilm reactor technology: process applications, design and performance", J. Chem. Technol. Biotechnol., vol. 87, no. 8, pp. 1033–1044, 2012. https://doi.org/10.1002/jctb.3775.
[12] Y. Liu and J. H. Tay, "The essential role of hydrodynamic shear force in the formation of biofilm and granular sludge", Water Res., vol. 36, no. 7, pp. 1653–1665, 2002. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(01)00379-7.
[13] V. A. Kovalchuk, Ochysni sporudy stichnykh vod: navchalnyi posibnyk. Rivne: VAT Rivnenska drukarnia, 2002.
[14] V. A. Kovalchuk and I. V. Kobylko, "Osoblyvosti skladu ta vlastyvostei stichnykh vod molokopererobnykh pidpryiemstv", Visnyk Natsionalnoho universytetu vodnoho hospodarstva ta pryrodokorystuvannia. Tekhnichni nauky, no. 2(102), pp. 52–62, 2023. https://doi.org/10.31713/vt220235.
[15] I. Iacopozzi, V. Innocenti, S. Marsili-Libelli, and E. Giusti, "A modified Activated Sludge Model No. 3 (ASM3) with two-step nitrification-denitrification", Environ. Model. Softw., vol. 22, no. 6, pp. 847–861, 2007. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2006.05.009.
[16] O. Wanner et al., Mathematical Modeling of Biofilms, IWA Scientific and Technical Report No. 18. London: IWA Publishing, 2006.
[17] V. A. Kovalchuk and I. V. Kobylko, "Osoblyvosti proektuvannia kompaktnykh ochysnykh sporud malykh molokopererobnykh pidpryiemstv", Visnyk Natsionalnoho universytetu vodnoho hospodarstva ta pryrodokorystuvannia. Tekhnichni nauky, no. 2(110), pp. 30–41, 2025. https://doi.org/10.31713/vt220253.
[18] I. V. Kobylko, "Symultanna nitryfikatsiia-denitryfikatsiia v SBR z plavaiuchymy EPS-nosiiamy dlia molochnykh stichnykh vod", Suchasni tekhnolohii ta metody rozrakhunkiv u budivnytstvi, no. 25, pp. 115–123, 2026. https://doi.org/10.36910/6775-2410-6208-2026-15(25)-09.
[19] DBN V.2.5-75:2013. Kanalizatsiia. Zovnishni merezhi ta sporudy. Osnovni polozhennia proektuvannia. Kyiv: Minrehion Ukrainy, 2013.
[20] DSTU 7525:2014. Voda pytna. Vymohy ta metody kontroliuvannia yakosti. Kyiv: Minekonomrozvytku Ukrainy, 2014.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 СУЧАСНЕ БУДІВНИЦТВО ТА АРХІТЕКТУРА
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
