Academic Journal
FORECASTING THE GROUNDWATER TREATMENT PROCESS IN A BIOREACTOR USING FERROBACTERIA
| Title: | FORECASTING THE GROUNDWATER TREATMENT PROCESS IN A BIOREACTOR USING FERROBACTERIA |
|---|---|
| Source: | Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки; № 37 (2021): Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки; 22-28 Problems of Water supply, Sewerage and Hydraulic; No. 37 (2021): Problems of Water supply, Sewerage and Hydraulics; 22-28 |
| Publisher Information: | Kyiv National University of Construction and Architecture, 2021. |
| Publication Year: | 2021 |
| Subject Terms: | кінетична модель біологічного знезалізнення, матриксні структури, метод характеристик, kinetic model of biological deironing, method of characteristics, 6. Clean water, matrix structures |
| Description: | 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. The monitoring of water quality parameters in 90 settlements of eight regions of Ukraine made it possible to state that groundwater is a complex multicomponent system. Existing deironing stations using simplified aeration-filtration technology are not able to remove Fe (II) compounds from water in the presence of humic complexes. Therefore, in modern conditions, the urgent task is to intensify their work through the introduction of new technologies, including biotechnology with the development of appropriate mathematical models. It is shown that much less attention was paid to modeling the kinetics of groundwater treatment processes in bioreactors than to traditional physicochemical methods, for which modern mathematical models were developed. The aim of the work is to develop a mathematical model of the kinetics of the process of groundwater treatment in bioreactors. The mathematical model is represented by the Cauchy problem for a nonlinear system of differential equations in partial derivatives of the first order. The system of the Cauchy problem consists of five equations with five unknown functions, which describe the distribution the concentration of ferrum cations, bacteria and the matrix structures in two phases (movable and immobilized) both in space and time. The inverse influence of the characteristics of the process, in particular, the concentration of matrix structures in the inter-pore space, as well as characteristics of the medium with the help of coefficients of mass exchange and porosity, were taken into account. The model allows determining the optimum operation time of a bioreactor between washings |
| Document Type: | Article |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | Ukrainian |
| ISSN: | 2524-0021 |
| Access URL: | http://wateruse.org.ua/article/view/246586 |
| Rights: | CC BY |
| Accession Number: | edsair.scientific.p..5fb21e6b7c8d0c2e7a7d4a314f076bda |
| Database: | OpenAIRE |
Be the first to leave a comment!