Abstract
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
Highlights
possible to state that groundwater is a complex multicomponent system
the urgent task is to intensify their work through the introduction of new technologies
It is shown that much less attention was paid to modeling the kinetics of groundwater treatment processes
Summary
Актуальним завданням сьогодення є інтенсифікація роботи діючих станцій знезалізнення шляхом впровадження нових технологій та створення математичних моделей які описували їх роботу. Основну увагу при розробці сучасних наукових напрямків було спрямовано на створення багатокомпонентних моделей, які описують різні процеси фізико-хімічного знезалізнення. Представлена в роботі [3], описує динаміку процесу знезалізнення води на швидких фільтрах при сталих значеннях швидкостей фільтрування. Модель враховує вплив процесів масопереносу, кінетики обміну та різноманітних трансформацій, які відбуваються як у рідкій, так і в твердій фазах системи відносно Fe2+, кисню, різних форм Fe(OH). В роботі [5] одержано розв’язок математичної задачі фізико-хімічного знезалiзнення води, яка містить переважно окислене залізо, на фільтрах із зернистим завантаженням. В роботі [6] представлена сучасна нелінійна модель фізико-хімічного знезалізнення на фільтрах, яка враховує масопередачу для двох форм заліза. Створені бактеріями полімерні матриксні структури bio-мінералів складаються з кислих полісахаридів з карбоксильними функціональними групами, які знаходяться в щільному просторовому зв’язку з ферум (III) гідроксидом, що призводить до збільшення брудомісткості (рис. 2), на відміну від традиційних безреагентних методів [8]
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
