Technology for treatment of lipid-rich wastewater and pipelines clogged by lipids using bacterial preparation

Abstract

The complex, effective and innovative cleaning technology for lipid-rich wastewater and pipelines contaminated by lipids, was developed. For this purpose, laboratory experiments were performed to verify the efficiency of bacterial preparation (Enterobacter aerogenes E13, Arthrobacter sp. N3 and Bacillus coagulans S1) to degrade the grease in water and in drainpipes. The results showed that selected microorganisms intensively degrade grease to light odourless precipitate, water and CO₂, thus could be applied in industry. For optimization of technological cleaning processes, the response surface methodology was used. The optimal parameters for biological model wastewater treatment were determined: concentration of grease − 4.5–6.0 g/l, amount of bacterial preparation −5.5–6.0%, pH – 8–9. Due to optimization, the grease degradation rate increased by 20–30%. The optimization of drainpipe cleaning technology was achieved in two stages. During the first stage, the experiments were performed in laboratory flasks; during the second stage, optimized cleaning process was tested in a pilot plant. The following optimal parameters were set: pH – 8, amount of bacterial preparation –1.25 l/m² and harness of water – 0.0 mmol/l. In water of medium hardness, the rate of biodegradation process is 15–20% less. A satisfactory efficiency of grease biodegradation was achieved in the pilot plant: the 86.7% of grease were digested in 21 days. Besides, living microorganisms were detected inside the clean drainpipe.

Article in English.

Nuotekų ir vamzdynų, užterštų riebalais, valymo, naudojant bakterinį preparatą, technologija 

Santrauka. Sukurta kompleksinė, efektyvi ir inovacinė nuotekų bei vamzdynų, užterštų riebalais, valymo technologija. Atlikti laboratoriniai eksperimentai, siekiant nustatyti biopreparato, sudaryto iš Enterobacter aerogenes E13, Arthrobacter sp. N3 ir Bacillus coagulans S1, riebalų skaidymo efektyvumą kiek vandenyje, tiek vamzdyje. Gauti rezultatai parodė, kad atrinkti mikroorganizmai intensyviai skaido riebalus iki lengvų, neturinčių nemalonaus kvapo nuosėdų, vandens ir CO₂, todėl gali būti taikomi pramonėje. Technologiniam valymo procesui optimizuoti taikyta reakcijos paviršiaus metodologija. Nustatyti optimalūs nuotekų, užterštų riebalais, valymo technologiniai parametrai: riebalų koncentracija – 4,5–6,0 g/l, biopreparato kiekis – 5,5–6,0%, pH – 8–9. Optimizavus procesą, riebalų skaidymo greitis padidėja 20–30 %. Vamzdžių, užterštų riebalais, valymo technologijos optimizavimas atliktas dviem etapais. Pirmajame etape eksperimentiniai tyrimai atlikti kolbose, antrajame etape optimizuotas procesas testuotas valant riebalinius teršalus bandomajame įrenginyje. Nustatyti optimalūs valymo parametrai: pH – 9, biopreparato kiekis – 1,25 l/m² ir vandens kietis – 0,0 mmol/l. Esant vidutiniam vandens kiečiui biodagradacijos proceso greitis sumažėja 15–20%. Geras riebalų skaidymo efektyvumas pasiektas bandomajame įrenginyje, po 21 paros suskaidyta 86,7 % riebalų. Taip pat ant švaraus vamzdžio sienelių rasta gyvų mikroorganizmų.

Reikšminiai žodžiai: lipidai, riebalai, nuotekos, biopreparatas, biodegradacija, matematinis modelis, optimizavimas

Технология очистки сточных вод и трубопроводов, загрязнённых липидами, с использованием бактериального препарата

Резюме. Создана комплексная, эффективная и инновационная технология очистки сточных вод и трубопроводов, загрязнённых липидами. С целью проверки эффективности бактериального состава (Enterobacter aerogenes E13, Arthrobacter sp. N3 и Bacillus coagulans S1) для расщепления жиров в воде и водосточной трубе были выполненылабораторные эксперименты. Полученные результаты показали, что отобранные микроорганизмы интенсивнорасщепляют жир до лёгкого осадка без побочного запаха воды и CO₂ и могут быть применены в промышленности. Для оптимизации технологических процессов очистки использовался метод математического моделирования.Были определены оптимальные параметры для биологической обработки сточных вод: концентрация жира – 4,5– 6,0 г/л, количество бактериального состава – 5,5–6,0%, pH фактор – 8–9. После оптимизации скорость деградации жира увеличилась на 20–30%. Оптимизация технологии по очистке водосточных труб была выполнена на двухстадиях. На первой стадии эксперименты были выполнены в лабораторных колбах. На второй стадии оптимизационный процесс очистки был проведен в пилотной установке. Были установлены оптимальные параметры: pH фактор – 8, количество бактериального состава – 1,25 л/м² и жёсткость воды – 0,0 ммол/л. В среднежёсткой водескорость процесса биологического распада была на 15–20% меньше. Хорошая биодеградация жира была установлена в пилотной установке. 86,7% жира было расщеплено за 21 день. Также в чистой водосточной трубе были обнаружены живые микроорганизмы.

Ключевые слова: липиды, жиры, сточные воды, бактериальный состав, биодеградация, математическое моделирование, оптимизация

Keyword : lipids, grease, wastewater, bacterial preparation, biodegradation, mathematical model, optimization