Технические науки

Баранова І. Г., Ружинська Л. І.

НТУУ «КПІ»

Комплексний математичний аналіз процесів анаеробного очищення вод на інертних носіях

Анаеробне очищення стічних вод від органічних забруднень в біореакторах з іммобілізованою на нерухомих носіях мікрофлорою є економічно та екологічно прийнятним методом утилізації відходів і джерелом одержання одного з альтернативних видів палива – біогазу.

Використання іммобілізованих на інертних носіях мікроорганізмів дозволяє значно інтенсифікувати процеси, що протікають у біореакторі. Для іммобілізації використовують різноманітні за складом та формою носії, зокрема листові полімерні матеріали. Процес деструкції органічних речовин та синтезу метану в анаеробних біореакторах залежить від багатьох взаємопов’язаних факторів. Аналіз явищ, що відбуваються у біореакторі, свідчить, що найбільш суттєвий вплив на головні характеристики процесу – ступінь очищення та вихід біогазу, справляють гідродинамічні, дифузійні, та мікробіологічні фактори.

Математичне моделювання процесів, що відбуваються у біореакторі, є підставою для оптимізації процесу, та прийняття адекватних проектних рішень. Аналіз робіт, присвячених цим питанням свідчить про фрагментарність і розрізненість досліджень у даній області.

Аналітичний опис анаеробного очищення стічної води в біореакторах з іммобілізованою на нерухомих носіях мікрофлорою може бути представлений у вигляді:

де , – відповідно, густина та в’язкість середовища, які залежать від вмісту біогазу в рідині ; - концентрація органічної речовини; - коефіцієнт молекулярної дифузії; – концентрація біомаси активного мулу; , – константи напівнасичення та інгібування, відповідно; - максимальна питома швидкість росту мікроорганізмів; – концентрація біогазу, що утворюється; – граничний вихід біогазу з одиниці органічної речовини; – час експозиції.

Розробка і реалізація математичної моделі дозволить узгодити основні параметри процесу, такі, як об’ємна продуктивність біореактора, ступінь деградації забруднень, вихід біогазу та його якісні характеристики і обрати оптимальний режим роботи очисної установки.

1. Биологическая очистка сточных вод и отходов сельского хозяйства: Динамические модели и оптимальное управление / [Гарнаев А. Ю., Седых Л. Г., и др.]; под ред. М. Ж. Кристапсонса.– Рига: Зинатне, 1991.– 173 с.

2. Бадмаев Ю. Ц. Интенсивная технология анаэробной переработки навозных стоков свиноводства в условиях республики Бурятия: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук.: спец. 05.20.01.«Технология и средства механизации сельского хозяйства» / Бадмаев Ю. Ц.– Улан-Удэ, 2006.