ПРОГНОЗУВАННЯ ПРОЦЕСУ ОЧИЩЕННЯ ПІДЗЕМНИХ ВОД В БІОРЕАКТОРІ ЗА ДОПОМОГОЮ ФЕРОБАКТЕРІЙ
DOI:
https://doi.org/10.32347/2524-0021.2021.37.22-28Ключові слова:
кінетична модель біологічного знезалізнення, матриксні структури, метод характеристикАнотація
Проведений моніторинг параметрів якості води у 90 населених пунктах восьми областей України дав можливість констатувати, що підземні води є складною багатокомпонентною системою, яка містить іони важких металів (ІВМ), легкоокиснювані органічні сполуки, гумінові кислоти, азот амонійні сполуки, феноли. Діючі станції знезалізнення за технологією спрощеної аерації-фільтрування не в змозі вилучати із води сполуки Fe(II) в присутності гумінових комплексів. Тому в сучасних умовах актуальним завданням є інтенсифікація їх роботи шляхом впровадження нових технологій, зокрема біотехнологій із розробкою відповідних математичних моделей. Показано, що моделюванню кінетики процесів очищення підземних вод в біореакторах приділялося значно менше уваги ніж традиційним фізико-хімічним методам, для яких були розроблені сучасні математичні моделі. Тому розвиток напрямку моделювання біохімічного процесу очищення води від сполук заліза є актуальним завданням. Метою роботи є розробка математичної моделі кінетики процесу очищення підземних залізовмісних вод в біореакторах. Математична модель представлена задачею Коші для нелінійної системи диференціальних рівнянь в частинних похідних першого порядку. Система задачі Коші складається з п’яти рівнянь з п’ятьма невідомими функціями, які описують розподіл концентрацій катіонів феруму, бактерій, а також, матриксних структур в двох фазах (рухомій та іммобілізованій) як у просторі, так і у часі. В моделі враховано зворотний вплив характеристик процесу, зокрема концентрації матриксних структур в міжпоровому просторі, а також характеристик середовища за допомогою коефіцієнтів масообміну та пористості. Модель дозволяє визначати оптимальний час роботи біореактора між промивками.
Посилання
Kvartenko, O. M. (2018). Sistemnij pidhid do obgruntuvannya novih ta udoskonalennya isnuyuchih tehnologij kondicionuvannya bagatokomponentnih pidzemnih vod. Komunalne gospodarstvo mist. Seriya: Tehnichni nauki ta arhitektura. Kharkiv: Harkivskij nacionalnij universitet im. O.M.Beketova, 140. 98-103. [in Ukrainian]
Nikoladze, G. I. (1987). Uluchshenie kachestva podzemnyh vod. Moskva: Strojizdat, [in Russian]
Oleynik, A. Ya., Semenko, G. I. (1997). Matematicheskoe modelirovanie protsessa udaleniya zheleza iz prirodnyh vod fil’trovaniem. Himiya i tehnologiya vody, 19(5), 451-457. [in Ukrainian]
Oliynyk, O. Ya., Sadchykov, O. O. (2013). Teoretychni doslidzhennia znezaliznennia vody na dvosharovykh filtrakh. Problemy vodopostachannia, vodovidvedennia ta hidravliky, 21, 14-22. [in Ukrainian]
Polyakov, V. L. (2015). On the deep-bed filtration of water with high iron content. Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 1, 56-64. [in Russian]
Poliakov, V. L., Martynov, S. Yu. (2017). Do teoriyi fizyko-khimichnoho znezaliznennia pidzemnykh vod ta yii informatsiinohozabezpechennia. Chysta voda. Fundamentalni, praktychni ta promyslovi aspekty. Materialy V Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsiyi. Kyiv, 178–181. [in Ukrainian]
Cullimore, D. R., McCann, A. E. (1978). The Identification, Cultivation and Control of Iron Bacteria in Ground Water. Aquatic Microbiology, Editors Skinner & Shewan Academic Press. 32.
Mouchet, P. (1992). From Conventional to Biological Removal of Iron and Manganese in France. Journal of the American Water Works Association, 84(4), 158-167.
Bukreeva, V. Yu., Grabovich, M. Yu., Eprintcev, A. T., & Dubinina, G. A. (2009). Sorption of colloidal iron and manganese oxides by iron bacteria on the sand filter of water-lifting facilities. Sorbtsionnye i Khromatograficheskie Protsessy, 9(4), 506-514. [in Russian]
Sivak, V. M., Bomba, A. Ya., & Prysiazhniuk, I. M. (2005). Kompiuterne modeliuvannia protsesiv ochyshchennia stichnoi vody na karkasno-zasypnykh filtrakh. Visnyk NUVHP, 4(32), 164-169. [in Ukrainian]
Bomba, A. Ya., Baranovskyi, S. V., & Prysiazhniuk, I. M. (2008). Neliniyni synhuliarno-zbureni zadachi typu «konvektsiya-dyfuziya». Rivne: NUVHP. [in Ukrainian]
Kvartenko, A., & Prysiazhniuk, I. (2019). Prediction of the process of biological deferrization of underground water in a bioreactor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 10(101), 14-22 https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177537
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Олександр Квартенко, Ігор Присяжнюк
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a) Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 70 років після смерті останнього співавтора з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b) Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c) Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
