msiСовременная наука и инновацииModern Science and Innovations2307-910XNorth-Caucasus Federal University10.37493/2307-910X.2020.3.15msi-236Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИENGINEERING SCIENCESОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТОРСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МЕМБРАННОГО БИОРЕАКТОРА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МОЛОЧНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИOPTIMIZATION OF THE STRUCTURE DECISIONS IN DESIGNING A MEMBRANE BIOREACTOR TO INCREASE THE EFFICIENCY OF TREATMENT WASTE WATER OF THE DAIRY INDUSTRYГраковаА. Г.GrakovaA. G.grakova_anna777@mail.ruМосковский энергетический институтРоссияMoscow Power Engineering InstituteRussian Federation20200408202203121131Copyright © Гракова А.Г., 20222022Гракова А.Г.Grakova A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://msi.elpub.ru/jour/article/view/236

В данной статье рассматривается способ очистки сточных вод предприятий молочной промышленности, основанный на комбинировании биологических методов очистки и мембранного разделения. Обоснована теоретическая и практическая значимость применения биомембранной технологии. Изучены методы очистки сточных вод с учетом проведенного анализа состава сточных вод молочной промышленности. Представлена конструкция мембранного биореактора, включающая денитрификатор, аэротенк и мембранный резервуар. Описан принцип работы установки, а также ее достоинства и недостатки. Представлены характеристики отдельных элементов конструкции и факторы, оказывающие влияние на правильную работу денитрификатора, аэротенка и мембран. В работе продемонстрированы схема классической аэрации и схема мембранного разделения. Поскольку важную роль при для реализации процесса очистки в мембранном резервуаре играет правильный выбор мембран, в работе представлены характеристики различных типов мембран с их достоинствами и недостатками. Проведено сравнение классической схемы очистки и схемы мембранного разделения. В результате работы были предложены методы оптимизации конструкции мембранного биореактора и биомембранной технологии для повышения эффективности очистки сточных вод, такие как зона с прикрепленной микрофлорой в аэротенке, снижение илового индекса, снижение продолжительности окисления в аэротенке, применение регулируемых центробежных воздуходувок, системы контроля массового баланса. В заключении изучен мировой рынок применения мембранных биореакторов и сделан вывод об эффективности их применения.

This article discusses a method for wastewater treatment in the dairy industry, based on a combination of biological methods of purification and membrane separation. The theoretical and practical significance of the application of biomembrane technology is substantiated. Methods of waste water treatment are studied taking into account the analysis of the composition of waste water in the dairy industry. The design of a membrane bioreactor is presented, including a denitrifier, an aerotank, and a membrane reservoir. The principle of operation of the installation, as well as its advantages and disadvantages, is described. The characteristics of individual design elements and factors that influence the correct operation of the denitrifier, aeration tank and membranes are presented. The paper demonstrates the scheme of classical aeration and the scheme of membrane separation. Since the correct choice of membranes plays an important role in the implementation of the cleaning process in a membrane tank, the paper presents the characteristics of various types of membranes with their advantages and disadvantages. A comparison of the classical cleaning scheme and the membrane separation scheme is made. As a result, methods were proposed to optimize the design of a membrane bioreactor and biomembrane technology to improve the efficiency of wastewater treatment, such as a zone with attached microflora in the aeration tank, reducing the sludge index, reducing the duration of oxidation in the aeration tank, the use of controlled centrifugal blowers, mass balance control systems. In conclusion, the world market for the use of membrane bioreactors was studied and a conclusion was made about the effectiveness of their application.

сточные водымембранный биореактораэротенкнитрификациябиологическая очисткаактивный илаэрацияwastewatermembrane bioreactoraeration tanknitrificationbiological treatmentactivated sludgeaerationReferencesБаромембранные процессы и аппараты: учебное пособие / Под ред. Г.И. Николаева. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2007. -Баромембранные процессы и аппараты: учебное пособие / Под ред. Г.И. Николаева. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2007. -Вертунов А.И. Очистка природной воды от органических загрязнений биосорбционно-мембранным методом (на примере реки Дон): дисс. на соискание ученой степени к.т.н./ А.И. Вертунов. - Новочеркасск: ЮРГПУ(НПИ) им. М.И. Платова, 2017.- 120 с.Вертунов А.И. Очистка природной воды от органических загрязнений биосорбционно-мембранным методом (на примере реки Дон): дисс. на соискание ученой степени к.т.н./ А.И. Вертунов. - Новочеркасск: ЮРГПУ(НПИ) им. М.И. Платова, 2017.- 120 с.Воропаева Н.Ю. Интенсификация процесса денитрификации при биологической очистке сточных вод / Н.Ю. Воропаева // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2018. - № 2.Воропаева Н.Ю. Интенсификация процесса денитрификации при биологической очистке сточных вод / Н.Ю. Воропаева // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2018. - № 2.Данилович Д.А. Справочник наилучших эффективных технологий. Раздел: водоотведение./ Д.А. Данилович. - М., 2015.Данилович Д.А. Справочник наилучших эффективных технологий. Раздел: водоотведение./ Д.А. Данилович. - М., 2015.Гельфанд Е.Д. Основы биологической очистки сточных вод./ Е.Д. Гельфанд. - Архангельск: Северный(Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», 2012.Гельфанд Е.Д. Основы биологической очистки сточных вод./ Е.Д. Гельфанд. - Архангельск: Северный(Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», 2012.Залетова Н.А. Опыт эксплуатации очистных сооружений с применением двухступенчатой схемы нитри-денитрификации / Н.А. Залетова // Водоснабжение и санитарная техника. - 2011. - № 11.Залетова Н.А. Опыт эксплуатации очистных сооружений с применением двухступенчатой схемы нитри-денитрификации / Н.А. Залетова // Водоснабжение и санитарная техника. - 2011. - № 11.Куликова М.Г. Методы усовершенствования очистных сооружений на примере г. Смоленска / М.Г. Куликова, М.А. Новикова //В сборнике: Энергетика, информатика, инновации - 2015. Сборник трудов V Международной научно-технической конференции: в 2 томах. Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Московский энергетический институт), филиал в г. Смоленске. - 2015. - С. 37-39.Куликова М.Г. Методы усовершенствования очистных сооружений на примере г. Смоленска / М.Г. Куликова, М.А. Новикова //В сборнике: Энергетика, информатика, инновации - 2015. Сборник трудов V Международной научно-технической конференции: в 2 томах. Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Московский энергетический институт), филиал в г. Смоленске. - 2015. - С. 37-39.Куликова М.Г. Моделирование технологического оборудования в пищевой промышленности // М.Г. Куликова, Л.В. Кончина / Естественные и технические науки. - Издательство «Спутникл», 2017. - №5. - с.126-127.Куликова М.Г. Моделирование технологического оборудования в пищевой промышленности // М.Г. Куликова, Л.В. Кончина / Естественные и технические науки. - Издательство «Спутникл», 2017. - №5. - с.126-127.Максимычев А.В. Отчет по научно-исследовательской работе: «Разработка технологии очистки высококонцентрированных сточных вод в мембранных биореакторах»./ А.В. Максимычев. - М.: МФТИ, 2007;Максимычев А.В. Отчет по научно-исследовательской работе: «Разработка технологии очистки высококонцентрированных сточных вод в мембранных биореакторах»./ А.В. Максимычев. - М.: МФТИ, 2007;Матейко Н.В. Анализ сточных вод молочной отрасли / Матейко Н.В. - Репозиторий БНТУ. - С. 155-160.Матейко Н.В. Анализ сточных вод молочной отрасли / Матейко Н.В. - Репозиторий БНТУ. - С. 155-160.Нибусина В.И. Анализ основ мембранного загрязнения и последних достижений в области стратегии смягчения последствий загрязнений в МБР / В.И. Нибусина // Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации». - 2017. - №1.Нибусина В.И. Анализ основ мембранного загрязнения и последних достижений в области стратегии смягчения последствий загрязнений в МБР / В.И. Нибусина // Электронный научно-практический журнал «Современные научные исследования и инновации». - 2017. - №1.Новикова М.А. Лабораторно-производственный контроль качества воды в системах хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения / М.А. Новикова, О.Н. Романова, М.Г. Куликова // В сборнике: Информационные технологии, энергетика и экономика Сборник трудов XII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов: в 3 т. Филиал МЭИ в г. Смоленске. - 2015. - С. 280-283.Новикова М.А. Лабораторно-производственный контроль качества воды в системах хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения / М.А. Новикова, О.Н. Романова, М.Г. Куликова // В сборнике: Информационные технологии, энергетика и экономика Сборник трудов XII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов: в 3 т. Филиал МЭИ в г. Смоленске. - 2015. - С. 280-283.Новикова М.А. Особенности очистки промышленных и бытовых стоков / М.А. Новикова, О.Н. Романова // В сборнике: Будущее науки - 2014 Сборник научных статей 2-й Международной молодежной научной конференции: в 3-х томах. Ответственный редактор: Горохов А.А. - 2014. - С.148-150.Новикова М.А. Особенности очистки промышленных и бытовых стоков / М.А. Новикова, О.Н. Романова // В сборнике: Будущее науки - 2014 Сборник научных статей 2-й Международной молодежной научной конференции: в 3-х томах. Ответственный редактор: Горохов А.А. - 2014. - С.148-150.Новикова М.А. Перспективы создания замкнутого цикла водоснабжения для повышения экологичности очистных сооружений / М.А. Новикова, М.Г. Куликова // В сборнике: Современная наука и инновации. - 2017. - № 3 (19). - С. 212-214.Новикова М.А. Перспективы создания замкнутого цикла водоснабжения для повышения экологичности очистных сооружений / М.А. Новикова, М.Г. Куликова // В сборнике: Современная наука и инновации. - 2017. - № 3 (19). - С. 212-214.Новикова М.А. Глубокая очистка сточных вод. / М.А. Новикова // В сборнике: Современные технологии и управление Сборник научных трудов III Международной научно-практической конференции. Филиал ФГБОУ ВПО Московский государственный университет технологий и управления имени К. Г. Разумовского в р. п. Светлый Яр Волгоградской области. - 2014. С. 378-380.Новикова М.А. Глубокая очистка сточных вод. / М.А. Новикова // В сборнике: Современные технологии и управление Сборник научных трудов III Международной научно-практической конференции. Филиал ФГБОУ ВПО Московский государственный университет технологий и управления имени К. Г. Разумовского в р. п. Светлый Яр Волгоградской области. - 2014. С. 378-380.Огурцов А.Н. Кинетика ферментативных реакций: учеб. пособие. / А.Н. Огурцов. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2007. 145 с.Огурцов А.Н. Кинетика ферментативных реакций: учеб. пособие. / А.Н. Огурцов. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2007. 145 с.Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях: информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. - М.: Бюро НДТ, 2015.Очистка сточных вод при производстве продукции (товаров), выполнении работ и оказании услуг на крупных предприятиях: информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. - М.: Бюро НДТ, 2015.Свистунов Ю.А. Водоотведение и очистка сточных вод (часть II) Очистка сточных вод / Ю.А. Свистунов / Курс лекций для студентов специальности «Инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения и водоотведения»: - Краснодар: Куб.ГАУ.-2008.- 133 с.Свистунов Ю.А. Водоотведение и очистка сточных вод (часть II) Очистка сточных вод / Ю.А. Свистунов / Курс лекций для студентов специальности «Инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения и водоотведения»: - Краснодар: Куб.ГАУ.-2008.- 133 с.Солкина О.С. Исследование биологической очистки сточных вод молокозавода в мембранном биореакторе / О.С. Солкина // Яковлевские чтения: Сборник докладов XII Международной научно-технической конференции, посвященной памяти академика РАН СВ. Яковлева. - 2017. - С.120-127.Солкина О.С. Исследование биологической очистки сточных вод молокозавода в мембранном биореакторе / О.С. Солкина // Яковлевские чтения: Сборник докладов XII Международной научно-технической конференции, посвященной памяти академика РАН СВ. Яковлева. - 2017. - С.120-127.Степанов СВ. Модульные мембранные биореакторы // Степанов СВ., Степанов А.С, Сташок Ю.Е., Блинкова Л.А. / Очистка сточных вод. 9 с;Степанов СВ. Модульные мембранные биореакторы // Степанов СВ., Степанов А.С, Сташок Ю.Е., Блинкова Л.А. / Очистка сточных вод. 9 с;Трунов П.В. Особенности процесса очистки сточных вод в погружных мембранных биореакторах / Научно-технический сборник «Коммунальное хозяйство городов». - № 93. - с. 133-137.Трунов П.В. Особенности процесса очистки сточных вод в погружных мембранных биореакторах / Научно-технический сборник «Коммунальное хозяйство городов». - № 93. - с. 133-137.Яковлев СВ. Водоотведение и очистка сточных вод / СВ. Яковлев / Учебник для вузов: - М.: Ассоциации строительных вузов, 2006 - 704 е.;Яковлев СВ. Водоотведение и очистка сточных вод / СВ. Яковлев / Учебник для вузов: - М.: Ассоциации строительных вузов, 2006 - 704 е.;ВСС Research: Market Research Reports & Industry Analysis. Global Market for Membrane Bioreactors, 2019.ВСС Research: Market Research Reports & Industry Analysis. Global Market for Membrane Bioreactors, 2019.A BCC Research Membrane & Separation Technology Report. Membrane Bioreactors: Global Markets. USA, 2015.A BCC Research Membrane & Separation Technology Report. Membrane Bioreactors: Global Markets. USA, 2015.Baskaran K. Wastewater reuse and treatment options for dairy industry / K. Baskaran, L.M. Palmowski, B.M. Watson // Water Sypply. - 2003. - V. 3. - P. 85-91.Baskaran K. Wastewater reuse and treatment options for dairy industry / K. Baskaran, L.M. Palmowski, B.M. Watson // Water Sypply. - 2003. - V. 3. - P. 85-91.Marshall K.R. and Harper, W.J. (1984). The treatment of wastes from the dairy industry. Surveys in industrial wastewater treatment. Food and Allied Industries, Vol. 1, Pitman Publishing Ltd, London.Marshall K.R. and Harper, W.J. (1984). The treatment of wastes from the dairy industry. Surveys in industrial wastewater treatment. Food and Allied Industries, Vol. 1, Pitman Publishing Ltd, London.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.