Магистрант второго курса Института недропользования ИРНИТУ Алексей Киселев разработал схему технологии очистки загрязненных сред с использованием микробных топливных элементов. Проект высоко оценили члены государственной экзаменационной комиссии.
Защита выпускной квалификационной работы (ВКР) состоялась в июне. Научный руководитель исследования – заведующая кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности Иркутского технического университета, профессор Светлана Тимофеева.
Темой молодой ученый заинтересовался еще во время получения профессии эколога в Иркутском государственном университете, продолжил исследовательскую работу в магистратуре ИРНИТУ.
По информации магистранта, среди перспективных способов утилизации отходов очистных сооружений – пиролиз обезвоженного осадка, добавка иловых отходов в качестве компонента сырьевой смеси в цементной индустрии, метод жидкофазного окисления («мокрое» сжигание) и производство биопочв. Однако, по мнению Алексея Киселева, предложенные варианты характеризуются сложностями в реализации – необходимо применение дорогих реагентов, процесс переработки энергоемкий и может сопровождаться взрывчатыми газами.«В результате хозяйственно-бытовой и производственной деятельности образуются отходы в виде сточных вод, которые, преимущественно, сбрасываются в канализацию. После всех стадий очистки появляется иловый осадок, не поддающийся дальнейшей переработке, после обезвоживания его размещают на полях в естественных условиях. Такие отходы занимают огромные площади, распространяют неблагоприятный газовоздушный фон, загрязняют подземные воды и почву токсичными компонентами», - рассказал Алексей.
В связи с этим, выпускник остановился на технологии микробных топливных элементов (МТЭ). Данное направление основано на метаболизме различных групп микроорганизмов, которые помогают утилизировать биологические отходы в ходе естественных жизненных процессов, а параллельно генерировать электричество.
Научные исследования проводились на базе лабораторий ИГУ и ИРНИТУ. В своей работе магистрант представил конструкции микробного топливного элемента, которые были созданы ранее, без участия автора, так и модификации, созданные при его непосредственном содействии.«МТЭ – чистая, эффективная и надежная альтернатива другим видам топлива, которая помогает решить все более обостряющуюся проблему очистки сточных вод, может применяться для опреснения морской воды, производства водорода и утилизации загрязняющих веществ. Основные преимущества использования микроорганизмов в биоэлектрохимических системах: дешевизна, многообразие, функционирование в разных условиях, способность самовосстанавления и использование в широком спектре субстратов.
Принцип работы МТЭ основан на анаэробном окислении субстратов микроорганизмами с последующей передачей электронов от бактерий на поверхность электрода», - сообщил Алексей Киселев.
«Проведенные эксперименты показали значительный прирост напряжения и силы тока при добавлении к осадкам сточных вод микробных препаратов. Наибольший эффект показал компонент, содержащий средство «Доктор Робик 109» в качестве электрогена. В течение шести суток инкубирования, напряжение в ячейке возрастало, увеличивалась и сила тока. Добавление инактивированной смеси к осадку также вызывает продолжительное повышение напряжения в МТЭ», - пояснил Алексей Киселев.В результате проведенных исследований магистрант предложил технологическую схему внедрения МТЭ для переработки иловых осадков для генерации электротока.
«Данная технология позволит утилизировать иловую органику - до 80% состава, параллельно генерируя электричество. Полученной энергией можно обеспечивать другие процессы на предприятии. Минеральную часть иловых осадков, остающуюся на выходе, можно использовать в качестве удобрений, либо после дополнительной обработки применять в строительстве, тем самым конвертируя сырье с отрицательной стоимостью в реализуемый продукт», - дополнил Алексей.По предварительным расчетам молодого ученого, капитальные затраты на реализацию данной технологии примерно в 20 раз выше традиционной системы утилизации ила. Однако при учете воспроизводимости электроэнергии, а также возможности экономии на конечной утилизации иловых осадков, срок окупаемости варьируется в районе трех-пяти лет. По мнению Алексея Киселева, многое зависит от объёмов очистных сооружений и государственного субсидирования на развитие экологической политики.
Людмила Портнова
