ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ АНАЭРОБНО-АЭРОБНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МОЛОКОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Авторы

  • Хыонг Тхао Ле Казанский национальный исследовательский технологический университет, 420015, Россия, г. Казань, ул. Толстого, 8; Индустриальный университет Вьет Чи, Вьетнам, г. Вьет Чи, ул. Тьен Шон, 9
  • Рустем Эдуардович Хабибуллин Казанский национальный исследовательский технологический университет, 420015, Россия, г. Казань, ул. Толстого, 8
  • Андрей Михайлович Петров Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28

DOI:

https://doi.org/10.24852/2411-7374.2022.1.76.84

Ключевые слова:

переработка молока, сточные воды, анаэробная очистка, биогаз, экологическая эффективность

Аннотация

Одним из перспективных направлений альтернативной энергетики является использование возобновляемой энергии биомассы, в первую очередь отходов агропромышленного комплекса, с получением биогаза. Биогаз представляет собой климатически нейтральный возобновляемый источник энергии, который имеет ряд преимуществ с точки зрения вклада в декарбонизацию по сравнению с другими видами «зеленой» энергетики. Последние десятилетия одним из признанных лидеров в области развития биогазовой технологии и биоэнергетики является Европа. История развития этой отрасли альтернативной энергии переживала периоды бурного роста, интенсивного развития и завоевания европейского рынка, однако в последние годы отрасль испытывает серьезные проблемы, описанные на примере Германии. С учетом этих проблем анаэробные технологии очистки сточных вод, также получающие биогаз в качестве вторичного продукта, выглядят предпочтительной альтернативой технологиям переработки органических отходов сельского хозяйства и энергетической биомассы, поскольку лишены присутствия вторичного спутника метаногенного сбраживания отходов – органической фракции, создающей основные экологические проблемы и снижающей экономическую эффективность процесса. Республика Татарстан является одним из лидеров в Российской Федерации по переработке молока, а этот процесс вызывает образование большого количества концентрированных сточных вод. В связи с этим представляло интерес оценить эколого-экономическую эффективность технологии биологической анаэробно-аэробной очистки сточных вод молокоперерабатывающего предприятия, работающего на территории Республики Татарстан. Представлена методика и исходные данные для расчета. Показано, что при очистке по усовершенствованной анаэробно-аэробной технологии годовой эколого-экономический эффект на действующем предприятии может составить 147 тысяч рублей. Представлены результаты расчета количества альтернативного климатически нейтрального источника энергии – биогаза. При внедрении усовершенствованной анаэробно-аэробной очистки сточных вод на действующем предприятии объем биогаза может составить до 104 тыс. м3 условного газообразного топлива, а в масштабах Республики Татарстан – до 8.3 млн. м3 условного топлива в год. Расчет коэффициента воспроизводства энергии показал его достаточно высокое значение (около 18.4) при реализации разработанных усовершенствований, что указывает на экономическую привлекательность анаэробно-аэробной очистки сточных вод предприятия по переработке молока с получением биогаза.

Библиографические ссылки

1. Баланов П.Е., Смотраева И.В., Иванченко О.Б., Хабибуллин Р.Э. Биотехнология и биоэнергетика в решении вопросов экологии // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18, № 5. C. 229‒232.
2. Будущее биогаза в Европе. Часть 1. Декарбонизация htpps://blog.nordicecocentre.com/2020/04/15/будущее-биогаза-в-европе-часть-1-декар (дата обращения 20.02.2022).
3. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. М., 1999. 41 с.
4. Гоголева Н.А., Белькова С.В. Анализ использования биогаза в качестве альтернативного топлива на предприятии пищевой промышленности // Актуальные вопросы энергетики. 2020. Т. 2, №1. С. 126‒131. doi: 10.25206/2686-6935-2020-2-1-126-131
5. Методика определения предотвращенного экологического ущерба. М., 1999. 32 с.
6. Реестр перерабатывающих предприятий Республики Татарстан. https://www.dairynews.ru/news/v-top-100-zavodov-po-kolichestvu-lidiruet-tatarsta.html (дата обращения 20.02.2022).
7. Рекус И.Г., Шорина О.С. Основы экологии и рационального природопользования. М.: Изд-во МГУП, 2001. 146 с.
8. Фиапшев А.Г., Темукуев Т.Б., Кильчукова О.Х., Хамоков М.М. Энергетическое обоснование использования биогаза // Известия Горского государственного аграрного университета. 2014. Т. 51, № 4. С. 207‒211.
9. Хабибуллин Р.Э., Петров А.М., Князев И.В. Анализ энергетической эффективности анаэробно-аэробной технологии очистки сточных вод молочного производства // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17,
№1. С. 232‒234.
10. Хабибуллин Р.Э., Петров А.М., Князев И.В., Крапивина Н.Ю. Влияние разделения фаз на эффективность процесса очистки сточных вод молочного производства // Георесурсы. 2011. Т. 41, №5. С. 22‒26.
11. Хабибуллин Р.Э., Князев И.В., Хасанова Э.Ф., Петров А.М. Энергетический потенциал сточных вод пищевых производств Республики Татарстан в процессе их анаэробной очистки // ЕвразияБио-2010 / Сборник трудов II международного конгресса. М., 2010. С. 201‒203.
12. Ahmad T., Aadil R.M., Ahmed H., Rahman U., Soares B.C.V., Souza S.L.Q., Cruz A.G. Treatment and utilization of dairy industrial waste: A review // Trends in food science
and technology. 2019. Vol. 88. P. 361‒372. doi:10.1016/j.tifs.2019.04.003
13. Demirel B., Yenigun O., Onay T.T. Anaerobic treatment of dairy wastewaters: A review // Process biochemistry. 2005. Vol. 40, №8. P. 2583‒2595. doi:10.1016/j.procbio.2004.12.015
14. Demuynck M. Biogas plants in Europe: A practical handbook. Springer, 2007. 361 p.
15. Göblös S., Portöro P., Bordás D., Kálmán M., Kiss I. Comparison of the effectivities of two-phase and single-phase anaerobic sequencing batch reactors during dairy wastewater treatment // Renewable energy. 2008. Vol. 33, №5. P. 960‒965.
doi: 10.1016/j.renene.2007.06.006
16. Slavov A.K. General characteristics and treatment possibilities of dairy wastewaters – a review // Food technology and biotechnology. 2017. Vol. 55, №1. P. 14‒28. doi: 10.17113/ftb.55.01.17.4520
17. Rajeshwari K.V., Balakrishnan M., Kansal A., Lata K., Kishore V.V.N. State-of-the-art of anaerobic digestion technology for industrial wastewater treatment // renewable and sustainable energy reviews. 2000. Vol. 4, №2. P. 135‒156. https://doi.org/10.1016/S1364-0321(99)00014-3
18. Tocchi C., Federici E., Scargetta S., D’Annibale A., Petruccioli M. Dairy wastewater polluting load and treatment performances of an industrial three-cascade-reactor plant // Process biochemistry. 2013. Vol. 48, №5‒6. P. 941-944. doi:
10.1016/j.procbio.2013.04.009
19. Weiland P. Production and energetic use of biogas from energy crops and wastes in Germany // Applied biochemistry and biotechnology. 2003. Vol. 109, №1‒3. P. 263‒274. doi: 10.1385/abab:109:1-3:263.
20. Zhao K., Wu Y.W., Young S., Chen X.J. Biological treatment of dairy wastewater: A mini review // Journal of environmental informatics letters. 2020. Vol. 4. P. 22‒31. doi:
10.3808/jeil.202000036

Библиографические ссылки

Balanov P.E., Smotrayeva I.V., Ivanchenko O.B., Khabibullin R.E. Biotehnologiya I bioenergetika v reshenii voprosov ekologii [Biotechnology and bioenergy in solution of environmental problems] // Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University]. 2015. Vol. 18, № 5. P. 229-232.

Buduscheye biogaza v Evrope. Chast 1. Dekarbonizaciya [The future of biogas in Europe. Part 1. Decarbonization] htpps://blog.nordicecocentre.com/2020/04/15/будущее-биогаза-в-европе-часть-1-декар (accessed: 20.02.2022).

Vremennaya metodika jghtltktybz predotvraschennogo ekologicheskogo uscherba [Temporary methodology for determining prevented environmental damage]. Moscow, 1999. 41 p.

Gogoleva N.A., Bel`kova S.V. Analiz ispol`zovaniya biogaza v kachestve al`ternativnogo topliva na predpriyatiyi pischevoy promyshlennosti [Analysis of the use of biogas as an alternative fuel in the food industry] // Actual`nye voprosy energetiki [Current issues of energy]. 2020. Vol. 2, №1. P. 126‒131. doi: 10.25206/2686-6935-2020-2-1-126-131

Metodika opredeleniya predotvraschennogo ekologicheskogo uscherba [Methodology for determining the prevented environmental damage]. Moscow, 1999. 32 p.

Reyestr pererabatyvayuschikh predpriyatiy Respubliki Tatarstan [Register of processing enterprises of the Republic of Tatarstan] https://www.dairynews.ru/news/v-top-100-zavodov-po-kolichestvu-lidiruet-tatarsta.html (accessed: 20.02.2022).

Rekus I.G., Shorina O.S. Osnovy ekologiyi I ratsional`nogo prirodopol`zovaniya [Fundamentals of ecology and rational nature management]. Moscow: MSUP, 2001. 146 p.

Fiapshev A.G., Temukuyev T.B., Kil`chukova O.Kh., Khamokov M.M. Energeticheskoye obosnovaniye ispol1zovaniya biogaza [Energy justification for the use of biogas] // Izvestiya Gorskogo gosudarstvenoogo agrarnogo universiteta [Proceedings of the Gorsky state agrarian university]. 2014. Vol. 51, №4. P. 207‒211.

Khabibullin R.E. Petrov A.M., Knyazev I.V. Analiz energeticheskoy effektivnosti anaerobno-aerobnoy tekhnologiyi ochistki stochnykh vod molochnogo proizvodstva [Analysis of energy efficiency of anaerobic-aerobic wastewater treatment technology of dairy production] // Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technologicl university]. 2014. Vol. 17, №1. P. 232‒234.

Khabibullin R.E., Petrov A.M., Knyazev I.V., Krapivina N.Yu. Vliyaniye razdeleniya faz na effektivnost` processa ochistki stochnykh vod molochnogo proizvodstva [Effect of phase separation on the efficiency of dairy wastewater treatment] // Georesursy [Georesources]. 2011. Vol. 41, №5. P. 22‒26.

Khabibullin R.E., Knyazev I.V., Khasanova E.F., Petrov A.M. Energeticheskiy potencial stochnykh vod pischevykh proizvodstv Respubliki Tatarstan v processe ikh anaerobnoy ochistki [Energy potential of wastewater from food production in the Republic of Tatarstan in the process of their anaerobic treatment] // EurasiaBio-2010. Proceedings of the II international congress. Moscow, 2010. P. 201‒203.

Ahmad T., Aadil R.M., Ahmed H., Rahman U., Soares B.C.V., Souza S.L.Q., Cruz A.G. Treatment and utilization of dairy industrial waste: A review // Trends in food science and technology. 2019. Vol. 88. P. 361‒372. doi:10.1016/j. tifs.2019.04.003

Demirel B., Yenigun O., Onay T.T. Anaerobic treatment of dairy wastewaters: A review // Process biochemistry. 2005. Vol. 40, №8. P. 2583‒2595. doi:10.1016/j.procbio.2004.12.015

Demuynck M. Biogas plants in Europe: A practical handbook. Springer, 2007. 361 p.

Göblös S., Portöro P., Bordás D., Kálmán M., Kiss I. Comparison of the effectivities of two-phase and single-phase anaerobic sequencing batch reactors during dairy wastewater treatment // Renewable energy. 2008. Vol. 33, №5. P. 960‒965. doi: 10.1016/j.renene.2007.06.006

Slavov A.K. General characteristics and treatment possibilities of dairy wastewaters – a review // Food technology and biotechnology. 2017. Vol. 55, №1. P. 14‒28. doi: 10.17113/ftb.55.01.17.4520

Rajeshwari K.V., Balakrishnan M., Kansal A., Lata K., Kishore V.V.N. State-of-the-art of anaerobic digestion technology for industrial wastewater treatment // renewable and sustainable energy reviews. 2000. Vol. 4, №2. P. 135‒156. https://doi.org/10.1016/S1364-0321(99)00014-3

Tocchi C., Federici E., Scargetta S., D’Annibale A., Petruccioli M. Dairy wastewater polluting load and treatment performances of an industrial three-cascade-reactor plant // Process biochemistry. 2013. Vol. 48, №5‒6. P. 941-944. doi: 10.1016/j.procbio.2013.04.009

Weiland P. Production and energetic use of biogas from energy crops and wastes in Germany // Applied biochemistry and biotechnology. 2003. Vol. 109, №1‒3. P. 263‒274. doi: 10.1385/abab:109:1-3:263.

Zhao K., Wu Y.W., Young S., Chen X.J. Biological treatment of dairy wastewater: A mini review // Journal of environmental informatics letters. 2020. Vol. 4. P. 22‒31. doi: 10.3808/jeil.202000036

Загрузки

Опубликован

2022-03-25

Как цитировать

Ле, Х. Т., Хабибуллин, Р. Э., & Петров, А. М. (2022). ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ АНАЭРОБНО-АЭРОБНОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МОЛОКОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ. Российский журнал прикладной экологии, (1), 76–84. https://doi.org/10.24852/2411-7374.2022.1.76.84

Выпуск

Раздел

Статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

<< < 1 2