Реєстраційний номер
0421U101932, Кандидатська дисертація
На здобуття
Кандидат технічних наук
Дата захисту
13-05-2021
Статус
Захищена
Назва роботи
Утилізація надлишкової біомаси гідробіонтів в технологіях біологічного очищення поверхневих вод
Здобувач
Баландюх Юрій Андрійович,
Керівник Мальований Мирослав Степанович
Опонент Адаменко Ярослав Олегович
Опонент Попович Василь Васильович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет "Львівська політехніка"
Опис
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 «Екологічна безпека». – Національний університет «Львівська політехніка» Міністерство освіти і науки України, Львів, 2021. Дисертаційна робота присвячена підвищення рівня екологічної безпеки гідросфери застосуванням для очищення поверхневих та стічних вод методу розімкнутого біологічного конвеєра. Проведений аналіз недоліків концепції біологічного конвеєра для очищення поверхневих та стічних вод, яких можна уникнути коли б нарощена біомаса із всіх зон біологічного біоконвеєра не утилізувалась у трофічних ланцюгах, а вилучалась із системи очищення і використовувалась як сировина в енергетичних та сільськогосподарських технологіях. Проведений аналіз життєвого циклу гідробіонтів в технології розімкнутого біологічного конвеєра очищення забруднених водних середовищ. Приведений опис особливостей та закономірностей реалізації кожної із цих стадій. Проведений детальний аналіз особливостей використання різних видів гідробіонтів у технології очищення за методом розімкнутого біологічного конвеєра. Детально досліджено стадію збору та концентрування нарощеної надлишкової біомаси гідробіонтів. Аналіз технологічних підходів для збору біомаси водоплавних водних рослин та макроводоростей та збору біомаси водних рослини із розвинутою кореневою системою засвідчив, що раціональним є використання для цих операцій існуючого технологічного обладнання: спеціалізованих водних комбайнів та плавучих косарок. У лабораторних умовах підтверджено високу ефективність методу коагуляційно-флокуляційного гравітаційного загущення суспензій прісноводних мікроводоростей виду Microcystis aeruginosa. Визначено оптимальні концентрації реагентів при коагуляційно-флокуляційному загущенні мікроводоростей виду Microcystis aeruginosa у лабораторних умовах. Найбільше загущення за найкоротший проміжок часу отримано за умов спільного застосування коагулянта PAX-18 21 або PAX-XL19H разом з флокулянтом марки А100. За початкової концентрації клітин Microcystis aeruginosa (за сухою речовиною) 500 ppm, масовій концентрації коагулянтів PAX-18 і PAX-XL19H 10 ppm та концентрації флокулянта А100 1 ppm за час відстоювання 30 хв після обробки реагентами було досягнуто ефект загущення суспензій відповідно в 11,8 та в 10,4 рази по об’єму. Масова концентрація клітин Microcystis aeruginosa в осаді у результаті коагуляційно-флокуляційної обробки та осадження збільшилася порівняно з початковою відповідно у 9,6 та у 9,0 рази до значень 4800 ppm та 4500 ppm відповідно. Встановлено, що з ціллю розкриття поверхонь масоообміну для проходження біохімічних реакцій доцільно проводити попередню обробку біомаси гідробіонтів. Перспективною для практичного використання може бути обробка у полі гідродинамічної кавітації, але найбільш перспективною є віброкавітаційна обробка. Технологічною перевагою такої обробки може бути можливість реалізації процесу обробки біомаси у безперервному режимі в потоці. Результати досліджень впливу на метаногенез попередньої віброкавітаційної обробки біомаси гідробіонтів свідчать, що віброкавітаційна обробка дозволяє значно збільшити інтенсивність синтезу біогазу, а також збільшити об’єм його утворення. Так, із збільшенням часу віброкавітаційної обробки відповідно від 5 до 10, а потім до 15 хв., кількість синтезованого біогазу відповідно збільшилась у 1,5 і 1,7 рази. Аналіз результатів досліджень впливу на метаногенез внесення затравки в склад біомаси гідробіонтів перед метаногенезом дозволяє стверджувати про перспективність такого підходу, в результаті якого збільшується як швидкість метаногенезу, так і загальна кількість синтезованого біогазу (для випадку СРс=0,1; ХЕ =0,2 у 3,92 рази в порівнянні із випадком СРс=0,05; ХЕ =0,05). Проведені біоіндикаційні дослідження, які показали, що недоцільно використовувати свіжу біомасу як добриво: вона створює інгібуючий вплив і не дає змоги розвиватися рослинам, проте дослідження щодо використання відпрацьованої біомаси (дигестату) засвідчили, що в усіх досліджуваних варіантах із вмістом дигестату спостерігався позитивний вплив на проростання культурних рослин в порівнянні із контролем та стерильним контролем. У цьому випадку лімітуючим фактором використання дигестату може бути тільки значна його вологість (95-98 %), що потребує попереднього зневоднення. Ключові слова: життєвий цикл, розімкнутий біологічний конвеєр, збір, концентрування, віброкавітація, метаногенез, біогаз, дигестат.
Дата реєстрації
2021-05-24
Додано/оновлено в НРАТ
2021-05-24 / 2026-06-30
