Рассмотрено влияние нагрузки по органическим веществам и реагентов для коррекции рН на биохимическую активность, состав и свойства анаэробного гранулированного ила при очистке сточных вод молокоперерабатывающего предприятия. Технологический процесс моделировали в лабораторных биореакторах при 30оС в полунепрерывном режиме с подпиткой модельной сточной водой. В качестве реагентов для регулирования рН использовали гидрокарбонат натрия, гидроксид аммония и гидроксид натрия. Определены основные технологические характеристики работы лабораторных биореакторов: скорость утилизации органических веществ, эффективность очистки сточных вод, рН жидкости в биореакторах, стабильность гранул. Показано, что тип реагента для коррекции рН не оказывает влияния на скорость утилизации органических веществ. При коррекции рН гидрокарбонатом натрия достигается наибольшая эффективность очистки модельной сточной воды (83-88%) и оптимальный для метаногенных бактерий интервал рН (6,9-7,2). Самая высокая степень разрушения гранул наблюдалась при использовании для коррекции рН гидроксида натрия. Тип реагента для коррекции рН оказывает влияние на состав минеральной части ила и обуславливает увеличение в ней доли вносимого катиона. Предпочтительным для коррекции рН в анаэробных биореакторах признан гидрокарбонат натрия. Использование растворов аммиака и гидроксида натрия можно порекомендовать для средне- и высоконагружаемых систем. Экспериментально установлено, что гидрокарбонат натрия обеспечивает наиболее стабильные условия для метаногенеза, поддерживая pH в оптимальном диапазоне независимо от органической нагрузки. В отличие от гидроксидных реагентов, он не вызывает значительного разрушения гранулированной структуры ила, что подтверждается микроскопическими исследованиями и анализом минерального состава. При этом использование гидроксида натрия приводит к увеличению доли мелкодисперсных частиц в реакторе до 84% при высоких нагрузках, что может негативно влиять на эффективность очистки. Полученные данные важны для оптимизации работы промышленных анаэробных реакторов, особенно при обработке сточных вод с переменным составом и нагрузкой. Результаты исследования демонстрируют преимущества буферных систем на основе гидрокарбонатов перед сильными щелочами для поддержания стабильной работы биологических систем очистки.

1. Haandel A., Lettinga G. Anaerobic Sewage Treatment: A Practical Guide for Regions with a Hot Climate. Chichester, England: Wiley, 1995. 226 p.

2. Mills S., Trego A.C., Prevedello M., Vrieze J.D., O'Flaherty V., Lens P.N.L., Collins G. Unifying concepts in methanogenic, aerobic, and anammox sludge granulation // Environmental Science and Ecotechnology. 2024. Vol. 17. P. 100310. doi:10.1016/j.ese.2023.100310. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666498423000753 (дата обращения: 20.12.2024).

3. Seghezzo L., Zeeman G., van Liel J.B., Hamelers H.V.M., Lettinga G. A review: the anaerobic treatment of sewage in UASB and EGSB reactors // Bioresource Technology. 1998. Vol. 65, Issue 3. P. 175-190. doi:10.1016/S0960-8524(98)00046-7.

4. Deublein D., Steinhauser A. Biogas from Waste and Renewable Resources: An Introduction. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008. 450 p.

5. Markevich R.M., Grebenchikova I.A., Rymovskaya M.V. Biotechnological processing of industrial waste. Laboratory practical training. Minsk: BGTU, 2019. 153 p.

6. Polprasert C. Organic Waste Recycling Technology and Management. London: International Water Association (IWA) Publisher, 2007. 538 p.

7. Gerardi M.H. The Microbiology of Anaerobic Digesters. Hoboken: John Wiley & Sons, 2003. 188 p.

8. Macarie H., Esquive M., Laguna A., Baron O., El Mamouni R., Guiot S.R., Monroy O. Strategy to identify the causes and to solve a sludge granulation problem in methanogenic reactors: application to a full-scale plant treating cheese wastewater // Environmental Science and Pollution Research. 2017. Vol. 25, Issue 22. P. 21318-21331. doi:10.1007/s11356-017-9818-3.

9. Liu C., Li H., Zhang Y., Chen Q. Characterization of methanogenic activity during high-solids anaerobic digestion of sewage sludge // Biochemical Engineering Journal. 2016. Vol. 109. P. 96-100. doi:10.1016/j.bej.2016.01.010.

10. Yoochatchaval W., Ohashi A., Harada H., Yamaguchi T., Syutsubo K. Characteristics of Granular Sludge in an EGSB Reactor for Treating low Strength Wastewater // International Journal of Environment Resources. 2008. Vol. 2, No. 4. P. 319-328.

11. Yu H.-Q., Tay J.-H., Fang H.H.P. The role of calcium in sludge granulation during UASB reactor start-up // Water Research. 2001. Vol. 35, No. 4. P. 1052-1060. doi:10.1016/S0043-1354(00)00345-6. URL: https://www.researchgate.net/publication/12095771_The_role_of_calcium_in_sludge_granulation_during_UASB_reactor_start-up (дата обращения: 24.11.2023).

12. Rymovskaya M.V., Il'yukevich I.S., Sverdlova A.R. Evaluation of biochemical activity of granulated sludge in the technology of anaerobic treatment of wastewater from milk processing plants // Proceedings of the 87th scientific and technical conference of faculty, research staff and postgraduate students "Technology of organic substances". Minsk: BGTU, 2023. P. 401-405.

13. Klyuchnikov S.O. Vitamin and mineral complexes for children: theory and practice // Pediatrics. Journal named after G.N. Speransky. 2008. No. 4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vitaminno-mineralnye-kompleksy-dlya-detey-teoriya-i-praktika (дата обращения: 24.11.2024).

14. Kończak B., Miksch K. Influence of calcium, magnesium and iron ions on the molecular mass of exoproteins during biogranulation // Chemical and Process Engineering. 2020. Vol. 41, No. 4. P. 257-266. doi:10.24425/cpe.2020.136011.

15. Wang Z., Jiang K., Zhu Y., Liu L., Zou X., Yang X., Xu Y., Zhang J., Chen Y., Gao W., Wang S. Review of the mechanism and control methods of anaerobic granular sludge calcification // Journal of Water Process Engineering. 2023. Vol. 53. P. 103695. doi: 10.1016/j.jwpe.2023.103695.

16. Hamiruddin N.A., Awang N.A., Shahpudin S.N.M., Zaidi N.S. et al. Effects of wastewater type on stability and operating conditions control strategy in relation to the formation of aerobic granular sludge - a review // Water Science and Technology. 2021. Vol. 84. No. 9. P. 2113-2130. doi: 10.2166/wst.2021.415.

17. Haaksman V.A., Schouteren M., van Loosdrecht M.C.M., Pronk M. Impact of the anaerobic feeding mode on substrate distribution in aerobic granular sludge // Water Research. 2023. Vol. 233. P. 119803. doi: 10.1016/j.watres.2023.119803.

18. Haaksman V.A., van Dijk E.J.H., Al-Zuhairy S., Mulders M. et al. Utilizing anaerobic substrate distribution for growth of aerobic granular sludge in continuous-flow reactors // Water Research. 2024. Vol. 257. P. 121531. doi: 10.1016/j.watres.2024.121531.

19. Fazzino F., Frontera P., Malara A., Pedullà A., Calabrò P.S. Effects of carbon-based conductive materials on semi-continuous anaerobic co-digestion of organic fraction of municipal solid waste and waste activated sludge // Chemosphere. 2024. Vol. 357. P. 142077. doi: 10.1016/j.chemosphere.2024.142077.

20. Xu D., Li J., Liu J., Qu X., Ma H. Advances in continuous flow aerobic granular sludge: A review // Process Safety and Environmental Protection. 2022. Vol. 163. P. 27-35. doi: 10.1016/j.psep.2022.05.018.

21. Galang M.G.K., Chen J., Cobb K., Zarra T., Ruan R. Reduction of biogenic CO2 emissions, COD and nutrients in municipal wastewater via mixotrophic co-cultivation of Chlorella vulgaris - aerobic-activated sludge consortium // Environmental Technology. 2025. P. 1-15. doi: 10.1080/09593330.2025.2463696.

22. Hou Y., Gan C., Chen R., Chen Y., Yuan S., Chen Y. Structural Characteristics of Aerobic Granular Sludge and Factors That Influence Its Stability: A Mini Review // Water. 2021. Vol. 13, No. 19. P. 2726. doi: 10.3390/w13192726.