CC BY
52. Babaev A. G. et al. Fizicheskaya geografiya Turkmenistana : uchebnoe posobie [Physical Geography of Turkmenistan : a textbook]. Ashkhabad: Turkmen State Publishing Service, 2014. 350 p. (In Russ.)
3. Vissarionov V. I., Deryugina G. V., Kuznecova V. A., Malinin N. K. Solnechnaya energetika [Solar energy]. Moscow: MEI, 2008. 276 p. (In Russ.)
4. Jumayev A. Distribution of solar energy potential on territory of Turkmenistan. International scientific and practical conference on ensuring sustainable development: agriculture, ecology and earth science, Aees 2021, London, Virtual, 27-29 October's 2021. London: IOP Publishing Ltd, 2022. Vol. 1010. Pp. 012157. Doi:10.1088/1755-1315/1010/1/012157.
5. Jumayev A., Atayev E. Pilot projects of industrial photovoltaic solar stations. Improving energy efficiency, environmental safety and sustainable development in agriculture: International scientific and practical conference. London: IOP Publishing Ltd, 2022. Pp. 012142. Doi:10.1088/1755-1315/979/1/012142.
Информация об авторе
Янгибай Чарыев, доктор физико-математических наук, профессор, Туркменский государственный институт физкультуры и спорта (744013, Туркменистан, Ашхабад, пр. Сапармурата Туркменбаши, 40)
Information about the author
Yangibay Charyyev, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Turkmen State Institute of Physical Education and Sports (40, Saparmurat Turkmenbashi Ave., Ashgabat, 744013, Turkmenistan)
Статья поступила в редакцию / The article was submitted 19.01.2024
Одобрена после рецензирования / Approved after reviewing 23.01.2024
Принята к публикации / Accepted for publication 26.01.2024
Научная статья /Article
УДК 621
https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-77
Методика использования микроводорослей для очистки сточных вод промышленных предприятий
Гулялек Аннаоразовна Гурбанова1, Гулджахан Джумадурдыева2
'Туркменский государственный педагогический институт им. Сейитназара Сейди, Туркменабат, Туркменистан, [email protected]
Государственный энергетический институт Туркменистана, Мары, Туркменистан, [email protected]
Аннотация. Одним из перспективных методов очистки сочных вод является биологический способ, в котором очищение воды осуществляется без использования химикатов. Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать в качестве питательного субстрата находящиеся в сточных водах органические вещества (кислоты, спирты, белки, углеводы и т. д.), которые являются для них источником углерода, а азот — из аммиака, нитратов, аминокислот и фосфор, калий — из минеральных солей этих веществ. В процессе питания микроорганизмов происходит прирост их биомассы. Процесс биологической очистки условно разделяют на две стадии (протекающие одновременно, но с различной скоростью): адсорбцию из сточных вод тонкодисперсной и растворенной примеси органических и неорганических веществ поверхностью тела микроорганизмов и разрушение адсорбированных веществ внутри аэробных и анаэробных. В данной научной статье представлена возможность очистки сточных вод с использованием микроводорослей.
Ключевые слова: энергосбережение, биологическая очистка, сточные воды, качество воды, микроводоросли
Для цитирования: Гурбанова Г. А., Джумадурдыева Г. Методика использования микроводорослей для очистки сточных вод промышленных предприятий // Вестник Сыктывкарского университета. Серия 2: Естествознание. Медицина. 2024. № 1. С. 77-80. https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-77
Methodology for using microalgae for wastewater treatment from industrial enterprises
Gulalek A. Gurbanova1, Guljahan Jumadurdyyeva2
1 Turkmen State Pedagogical Institute named after. Seyitnazar Seydi, Turkmenabat, Turkmenistan, [email protected] 2 State Energy Institute of Turkmenistan, Mary, Turkmenistan, [email protected]
Abstract. One of the promising methods for purifying succulent waters is the biological method, in which water purification is carried out without the use of chemicals. Biological wastewater treatment is based on the ability of microorganisms to use as a nutrient substrate organic substances found in wastewater (acids, alcohols, proteins, carbohydrates, etc.), which are a source of carbon for them, and nitrogen from ammonia, nitrates , amino acids and phosphorus and potassium — from the mineral salts of these substances. In the process of feeding microorganisms, their biomass increases. The biological treatment process is conventionally divided into two stages (occurring simultaneously, but at different speeds): adsorption of finely dispersed and dissolved impurities of organic and inorganic substances from wastewater by the surface of the body of microorganisms and the destruction of adsorbed substances inside aerobic and anaerobic. This scientific article presents the possibility of wastewater treatment using microalgae.
Keywords: energy saving, biological treatment, wastewater, water quality, microalgae
For citation: Gurbanova G. A., Jumadurdyyeva G. Methodology for using microalgae for wastewater treatment from industrial enterprises. Vestnik Syktyvkarskogo universiteta. Seriya 2: Estestvoznanie. Medicina = Syktyvkar University Bulletin. Series 2: Natural science. Medicine. 2024. 1: 77-80. (In Russ.) https://doi.org/ 10.34130/2306-6229-2024-1-77
Введение. Промышленность Туркменистана представлена предприятиями электроэнергетики, нефте- и газодобывающей, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической отраслей, машиностроения и металлообработки, объектами по производству строительных материалов, лёгкой и пищевой индустрии. Промышленность страны значительно расширяет перерабатывающие мощности, являясь наиболее динамично развивающимся сектором экономики. Увеличение доли сферы услуг связано с постепенным ростом потребительского спроса. Этому свидетельствует рост доли промышленности в структуре ВВП в 2022 г. до 33.8 %. Туркменистан, заинтересованный в экономической, социальной и экологической стабильности страны, придает особое значение проблемам рационального использования водных ресурсов в промышленности. В настоящее время незначительные потребности промышленного сектора удовлетворяются в полном объеме и не существует конкуренции между водопотребляющими отраслями [1-6].
Материалы и методы. В условиях изменения климата для удовлетворения растущих потребностей промышленности в воде необходимо внедрить водосберегающие технологии в производство и повторное использование промышленных сточных вод. Одним из источников водных ресурсов для земледелия может быть полив очищенными промышленными сточными водами, которые также могут сократить дефицит водных ресурсов. Однако имеющиеся очистные сооружения по фактической мощности не обеспечивают качественную очистку стоков.
По превалированию технологического процесса во время очистки стоков и вне зависимости от устройства, оборудования, сооружения очистка сточных вод условно подразделяется на механическую (физическую), химическую (как правило, физико -химическую), биологическую (более корректно — биохимическую и биогенную), а также очистку стоков обеззараживанием и дезинфекцией. Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов разлагать органическое вещество, присутствующее в сточных водах, для собственного роста [1-6].
Суммарное количество органических веществ, которое может быть изъято и разрушено комплексом микроорганизмов, зависит в основном от биомассы этого комплекса. Скорость же изъятия веществ и их окисления определяется многочисленными факторами: структурой веществ и их концентрацией, их сочетанием в очищаемых водах и способностью взаимодействовать между собой, степенью их токсичности и т. д.
Промышленные сточные воды, направляемые на биологическую очистку, должны удовлетворять определенным требованиям [1-6]:
• в промышленных сточных водах должны содержаться растворенные и коллоидные органические загрязнители;
• вода должна содержать необходимое количество биогенных элементов (азот, фосфор, калий и др.);
• БПК20 сточной воды не должно быть очень большим;
• оптимальное рН = 7-8 (допускается рН = 6.5-9);
• температура 6-30 0С (оптимальная 200С);
• сточные воды не должны содержать ядовитых веществ в концентрациях выше допустимых;
• общее солесодержание должно быть меньше10 г/л.
Для снижения концентрации вредных и ядовитых веществ, БПК, изменения рН среды, охлаждения и т. п. стоки подвергаются предварительной специальной обработке механическими, физико-химическими и другими способами.
Результаты и обсуждение. С целью испытания биологического способа очистки сточных вод в научно-производственном центре «Возобновляемые источники энергии» Государственного энергетического института Туркменистана ведутся научно -исследовательские работы. Целью исследования является изучение жизнеспособности микроводоросли Chlorella vulgaris Beijerinck, 1890 (отдел Chlorophyta Pascher, 1914; класс Trebouxiophyceae Friedl, 1995; порядок Chlorellales H. C. Bold et M. J. Wynne, 1985; сем. Chlorellaceae Brunnthaler, 1913) в сточных водах. Для достижения цели исследования проводятся эксперименты по накоплению биомассы из микроводорослей, совмещают его с заменой традиционно используемых сред для сточных вод.
Выращивание микроводорослей представляется как утилизация сточных вод, сформированных на промышленных предприятиях и негативно влияющих на окружающую среду, а также трансформация возобновляемой энергии с целью получения энергетического сырья. Энергетическое сырье из микроводорослей окажет во многом меньшее воздействие на окружающую среду и продовольственную безопасность, чем сырье из масличных культур. Таким образом, возможно совмещение технологий очистки загрязнений сточной воды с получением водорослевой биомассы для задач биоэнергетики.
Заключение. Полученные результаты исследований по изучению жизнеспособности микроводоросли Ch. vulgaris в сточной воде показали, что сточные воды промышленных предприятий вполне применимы для выращивания биомассы микроводорослей при условии смешивания ее с почвенной вытяжкой. Почвенная вытяжка — достаточно сложный объект, сочетающий в себе признаки живой и неживой природы. Тем не менее, при правильном выборе методик она является неоценимым компонентом питательной среды для микроводорослей.
Способ культивирования микроводорослей с использованием сточных вод сочетает в себе экологические и экономические интересы страны. Такое сочетание является одним из основных условий устойчивого развития. Обеззараживание сточных вод будет способствовать обеспечению продовольственного изобилия за счет эффективного использования ограниченных водных ресурсов страны.
Список литературы
1. Оразбердиева М., Гурбанова Г., Мамедова Т., Оразбердиев Р. Перспективы выращивания микроводорослей в дренажных водах для биоэнергетики // Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления : материалы XXIII Междунар. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, Гомель, 27-28 апр. 2023 г. : в 2 ч. / М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого; под общ. ред. А. А. Бойко. Гомель: ГГТУ им. П. О. Сухого, 2023. Ч. 1. С. 273-276. URL: https://elib.gstu.by/handle/220612/29366 (дата обращения: 24.01.2024).
2. Джумадурдыев О., Оразбердиева М. Р, Шыхыева М. Ш. Изучение возможностей культивирования микроводорослей в дренажных водах // Вестник Сыктывкарского университета. Серия 2 Биология, геология, химия, экология. 2023 № 1 (25). С. 26-30. https://doi.org/10.34130/2306-6229-2023-1-26.
3. Ёллыбаев А., Сейиткулиев Я., Джумадурдыев О. Оценка мелиоративного состояния орошаемых земель : науч.-произв. пособие для землевладельцев и дехканов. Ашхабад: Ылым, 2019. 25 с. URL: https://www.tohi.edu.tm/usulygollan ma/ru/file/15.pdf (дата обращения: 24.01.2024).
4. Shyhyeva M., Orazberdiyeva M. Creating additional water reserves through drainage water during climate change // Fundamental science innovation and technology : сб. научн. статей по материалам III Международ. науч.-практич. конференции (10 ноября 2023 г., г. Уфа). Уфа: Изд. НИЦ «Вестник науки», 2023. С. 56-60.
5. Овезбердыева А. Интеграция сельского и водного хозяйства Туркменистана в планы по адаптации к изменению климата // Научно-практический журнал «Проблемы освоения пустынь». 2022. № 1-2. С. 14-19.
6. Курнакова Н. Ю., Католиченко Д. С., Сухарев О., Волхонский А. А. Анализ развития производства биоэнергетического топлива // Фундаментальные исследования. 2016. № 9-2. С. 268-272.
Reference
1. Orazberdieva M., Gurbanova G., Mamedova T., Orazberdiev R. Prospects for growing microalgae in drainage waters for bioenergy. Issledovaniya i razrabotki v oblasti mashinostroeniya, energetiki i upravleniya : materialy XXIII Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh, Gomel', 27-28 apr. 2023 g. : v 2 ch. CH. 1 [Research and development in the field of mechanical engineering, energy and management: materials of the XXIII International Scientific and Technical Conference of students, postgraduates and young scientists, Gomel, April 27-28, 2023: at 2 a.m. 1]. M-in education Rep. Belarus, Gomel State Technical University P. O. Sukhoi University; under the general editorship of A. A. Boyko. Gomel: Sukhoi State Technical Technical University, 2023. Pp. 273-276. Avaible at: https://elib.gstu.by/handle/220612/29366 Accessed: 24.01.2024). (In Russ.).
2. Jumadurdyyev O., Orazberdiyeva M. R., Shyhyyyeva M. Sh. Studying the possibilities of cultivation of microalgae in drainage waters. Vestnik Syktyvkarskogo universiteta. Seriya 2 Biologiya, geologiya, himiya, ekologiya [Bulletin of Syktyvkar University. Series 2 Biology, geology, chemistry, ecology]. 2023. № 1 (25). Pp. 26-30. https://doi.org/10.34130/2306-6229-2023-1-26. (In Russ.)
3. YOllybaev A., Sejitkuliev YA., Dzhumadurdyev O. Ocenka meliorativnogo sostoyaniya oroshaemyh ze-mel': nauch.-proizv. Posobie dlya zemlevladel'cev i dekhkanov [Assessment of the reclamation status of irrigated lands : scientific.-proc. A benefit for landowners and dehkans]. Ashkhabad: Ylym, 2019. 25 p. Avaible at: https://www.tohi.edu.tm/usulygollan ma/ru/file/15.pdf. Accessed: 24.01.2024). (In Russ.)
4. Shyhyeva M., Orazberdiyeva M. Creating additional water reserves through drainage water during climate change. Fundamental science innovation and technology : sb. nauchn. statej po materialam III Mezhdunarod. nauch.-praktich. konferencii (10 noyabrya 2023 g., g. Ufa) [Fundamental science innovation and technology. Scientific collection articles based on the materials of the III International scientific and practical conferences (November 10, 2023, Ufa)]. Ufa: Ed. SIC Bulletin of Science, 2023. Pp. 56-60.
5. Ovezberdyeva A. Integration of agriculture and water management of Turkmenistan into plans for adaptation to climate change. Nauchno-prakticheskij zhurnal «Problemy osvoeniya pustyn'» [Scientific and practical journal «Problems of desert development»]. 2022. No 1-2. Pp. 14-19. (In Russ.).
6. Kurnakova N. YU., Katolichenko D. S., Suharev O., Volhonskij A. A. Analysis of the development of bioenergy fuel production. Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental Research]. 2016. No 9-2. Pp. 268-272. (In Russ.)
Информация об авторах
Гурбанова Гулялек Аннаоразовна, преподаватель, Туркменский государственный педагогический институт им. Сейитназара Сейди (744013, Туркменистан, Туркменабат, ул. Шабенде, 7)
Джумадурдыева Гулджахан, студентка, Государственный энергетический институт Туркменистана (745400, Туркменистан, Мары, ул. Байрамхана 62)
Information about the authors
Gulalek A. Gurbanova, teacher, Turkmen State Pedagogical Institute named after. Seyitnazar Seydi (7, st. Shabende, Turkmenabat, 744013, Turkmenistan)
Guljahan Jumadurdyyeva, Students, State Energy Institute of Turkmenistan (62, Bayramkhan str., Mary, 745400,Turkmenistan)
Статья поступила в редакцию / The article was submitted 20.01.2024
Одобрена после рецензирования / Approved after reviewing 23.01.2024
Принята к публикации / Accepted for publication 26.01.2024
