Моделювання кінетики процесу видалення сполук заліза в біореакторі

Abstract

Актуальність теми дослідження. Проведений аналіз сучасних технологій очищення підземних вод показав, що одним із перспективних методів є метод біохімічного знезалізнення за допомогою залізобактерій.

Постановка проблеми. У зв’язку із застосуванням технології біохімічного знезалізнення підземних вод на станціях, які будуються, а також його впровадженням при реконструкції діючих станцій, постало питання щодо подальшого розвитку моделювання кінетики процесу видалення сполук заліза в біореакторах.

Аналіз останніх досліджень та публікацій. Існуючі математичні моделі видалення сполук заліза в основному описують фізико-хімічні процеси знезалізнення підземних вод за методом спрощеної аерації – фільтрування. Вирі­шенню цієї проблеми присвячені роботи закордонних та вітчизняних учених.

Виділення не вирішених раніше частин загальної проблеми. Моделювання кінетики процесу біохімічного вилучення сполук заліза в біореакторі за допомогою залізобактерій.

Виклад основного матеріалу. Внаслідок всебічного вивчення процесу біохімічного окиснення сполук заліза за допомогою залізобактерій була запропонована кінетична модель, компонентами якої були концентрації заліза, додаткового неорганічного вуглецю у вихідній воді, а також концентрації утворених біомінералів. Крім того, враховувалися середні величини біомаси мікроорганізмів як в одиниці об’єму вихідної води, так й іммобілізованої в контактному завантаженні біореактора. На відміну від існуючих кінетичних моделей було враховано вплив залізобактерій, які знаходяться у вихідній воді, на динаміку їх розвитку в контактному завантаженні біореактора.

Висновки. Запропонована біохімічна модель описує кінетичні процеси очищення води від сполук заліза залежно від зміни чисельності залізобактерій, які проходять через біореактор, а також тих, які закріплені на поверхні контактного завантаження та створених ними структурах. Комп’ютерна реалізація моделі дозволить прогнозувати зміну ефективності очищення залежно від концентрації іонів Fe2+, вмісту залізобактерій, присутності додаткового джерела вуглецю, швидкості фільтрування, а також враховувати зміну показників якості вихідної води.