Дослідження в галузі очищення підземних вод вказують на перспективність розвитку їх комплексної очистки за участю різних морфологічних типів мікроорганізмів, закріплених на інертних контактних матеріалах. Вказано, що за певних параметрів якості води (pH 6 - 7; Eh 50 - 200 мВ, за присутності розчиненого диоксиду вуглецю та величин перманганатної окисності до 5 мг O2/дм<^>3) у підземних водах превалює розвиток бактерій роду Gallionella, а за значень pH 6,5 - 7,5; Eh = -200 - 300 мВ і ПО >> 5 мг O2/дм<^>3 - розвиток бактерій родів Lepthothrix, Crenothrix. Це надає ряд переваг у разі застосування біохімічного методу перед традиційними фізико-хімічними, зокрема прискорення процесу очищення води від сполук феруму. 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. Математична модель представлена задачею Коші для нелінійної системи диференціальних рівнянь у частинних похідних першого порядку. Система задачі Коші складається з п'яти рівнянь із п'ятьма невідомими функціями, які описують розподіл концентрацій катіонів феруму, бактерій, а також матриксних структур у двох фазах (рухомій та іммобілізованій) як у просторі, так і у часі. У процесі побудови моделі використано як технологічні (максимальна брудомісткість (2,6 кг/м<^>3), гранична величина біомаси бактерій у матриксних структурах (9,5 г/м<^>3), максимальна питома швидкість їх росту (0,17 - 0,18 год<^>-1), коефіцієнт насичення (0,65 - 0,7 г/м<^>3), швидкість потоку в діапазоні 5 - 20 м/год), так і конструктивні параметри (висота контактного завантаження біореактра 1,3 м). В розглянутій моделі час ефективної роботи біореактора залежить від концентрацій катіонів Fe<^>2+, які в природних водах можуть знаходитися в межах 0,5 - 20 мг/дм<^>3, кількості феробактерій (10<^>2 - 10<^>4 кл/дм<^>3), а також швидкості потоку води. Враховано зворотний вплив характеристик процесу, зокрема концентрації матриксних структур в міжпоровому просторі, а також характеристик середовища за допомогою коефіцієнтів масообміну та пористості. Модель надає можливість визначати оптимальний час роботи біореактора між промивками.Дослідження в галузі очищення підземних вод вказують на перспективність розвитку їх комплексної очистки за участю різних морфологічних типів мікроорганізмів, закріплених на інертних контактних матеріалах. Вказано, що за певних параметрів якості води (pH 6 - 7; Eh 50 - 200 мВ, за присутності розчиненого диоксиду вуглецю та величин перманганатної окисності до 5 мг O2/дм<^>3) у підземних водах превалює розвиток бактерій роду Gallionella, а за значень pH 6,5 - 7,5; Eh = -200 - 300 мВ і ПО >> 5 мг O2/дм<^>3 - розвиток бактерій родів Lepthothrix, Crenothrix. Це надає ряд переваг у разі застосування біохімічного методу перед традиційними фізико-хімічними, зокрема прискорення процесу очищення води від сполук феруму. 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. Математична модель представлена задачею Коші для нелінійної системи диференціальних рівнянь у частинних похідних першого порядку. Система задачі Коші складається з п'яти рівнянь із п'ятьма невідомими функціями, які описують розподіл концентрацій катіонів феруму, бактерій, а також матриксних структур у двох фазах (рухомій та іммобілізованій) як у просторі, так і у часі. У процесі побудови моделі використано як технологічні (максимальна брудомісткість (2,6 кг/м<^>3), гранична величина біомаси бактерій у матриксних структурах (9,5 г/м<^>3), максимальна питома швидкість їх росту (0,17 - 0,18 год<^>-1), коефіцієнт насичення (0,65 - 0,7 г/м<^>3), швидкість потоку в діапазоні 5 - 20 м/год), так і конструктивні параметри (висота контактного завантаження біореактра 1,3 м). В розглянутій моделі час ефективної роботи біореактора залежить від концентрацій катіонів Fe<^>2+, які в природних водах можуть знаходитися в межах 0,5 - 20 мг/дм<^>3, кількості феробактерій (10<^>2 - 10<^>4 кл/дм<^>3), а також швидкості потоку води. Враховано зворотний вплив характеристик процесу, зокрема концентрації матриксних структур в міжпоровому просторі, а також характеристик середовища за допомогою коефіцієнтів масообміну та пористості. Модель надає можливість визначати оптимальний час роботи біореактора між промивками.

  Повний текст PDF - 838.265 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"