Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки
Представлены результаты моделирования окислительной способности биопленки в процессе иммобилизации сероокисляющих групп микроорганизмов на фосфогипсовых гранулах в системе биодесульфуризации. При этом за основу были взяты базовые параметры кинетики бактериального роста с учетом ряда режимных парамет...
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут газу НАН України
2016
|
| Schriftenreihe: | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159128 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки / Е.Ю. Черныш // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2016. — № 3. — С. 52-58. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-159128 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1591282019-09-24T01:25:55Z Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки Черныш, Е.Ю. Очистка и переработка отходов Представлены результаты моделирования окислительной способности биопленки в процессе иммобилизации сероокисляющих групп микроорганизмов на фосфогипсовых гранулах в системе биодесульфуризации. При этом за основу были взяты базовые параметры кинетики бактериального роста с учетом ряда режимных параметров процесса биодесульфуризации и характеристик гранулированного носителя на основе фосфогипса. Полученные результаты моделирования согласуются с экспериментальными данными, соответствующими динамике уменьшения концентрации сероводорода в газовом потоке, выходящем из биофильтра. Получил дальнейшее развитие экологически безопасный подход к использованию фосфогипса в качестве минерального носителя для развития ассоциации сероокисляющих микроорганизмов. Проведенные исследования позволяют оптимизировать процесс газоочистки и прогнозировать динамику биоконверсии сероводорода при различных режимах нагрузки системы биодесульфуризации. Представлено результати моделювання окислювальної здатності біоплівки у процесі іммобілізації сіркоокислюючих груп мікроорганізмів на фосфогіпсових гранулах у системі біодесульфуризації. При цьому за основу були взяті базові параметри кінетики бактеріального росту з урахуванням ряду режимних параметрів процесу біодесульфуризації й характеристик гранульованого носія на основі фосфогіпсу. Отримані результати моделювання узгоджуються з експериментальними даними, що відповідають динаміці зменшення концентрації сірководню у газовому потоці, який виходить з біофільтра. Дістав подальшого розвитку екологічно безпечний підхід до використання фосфогіпсу як мінерального носія для розвитку асоціації сіркоокислюючих мікроорганізмів. Проведені дослідження дають змогу оптимізувати процес газоочищення й прогнозувати динаміку біоконверсії сірководню при різних режимах навантаження системи біодесульфуризації. The article focused on the modeling of biofilm oxidative capacity under immobilization of sulfur-oxidizing microorganisms groups on phosphogypsum granules in the bio-desulphurization system. The oxidizing capacity of the biofilm was described, that included the basic parameters of bacterial growth kinetics, taking into account regime parameters of bio-desulfurization process and characteristics of phosphogypsum granular support. The results of mathematics modelling are consistent with experimental data corresponding to the dynamics reduce the concentration of hydrogen sulfide in the gas stream exiting the biofilter. The further development of environmentally safe approach to the use of phosphogypsum was determined as a mineral carrier for the development of the association of sulfur-oxidizing microorganisms. These investigations allow optimization of the gas purification and predicting of the dynamics of hydrogen sulfide removal under various modes of bio-desulfurization system load. 2016 Article Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки / Е.Ю. Черныш // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2016. — № 3. — С. 52-58. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0235-3482 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159128 502.5:661.2 ru Энерготехнологии и ресурсосбережение Інститут газу НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Очистка и переработка отходов Очистка и переработка отходов |
| spellingShingle |
Очистка и переработка отходов Очистка и переработка отходов Черныш, Е.Ю. Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description |
Представлены результаты моделирования окислительной способности биопленки в процессе иммобилизации сероокисляющих групп микроорганизмов на фосфогипсовых гранулах в системе биодесульфуризации. При этом за основу были взяты базовые параметры кинетики бактериального роста с учетом ряда режимных параметров процесса биодесульфуризации и характеристик гранулированного носителя на основе фосфогипса. Полученные результаты моделирования согласуются с экспериментальными данными, соответствующими динамике уменьшения концентрации сероводорода в газовом потоке, выходящем из биофильтра. Получил дальнейшее развитие экологически безопасный подход к использованию фосфогипса в качестве минерального носителя для развития ассоциации сероокисляющих микроорганизмов. Проведенные исследования позволяют оптимизировать процесс газоочистки и прогнозировать динамику биоконверсии сероводорода при различных режимах нагрузки системы биодесульфуризации. |
| format |
Article |
| author |
Черныш, Е.Ю. |
| author_facet |
Черныш, Е.Ю. |
| author_sort |
Черныш, Е.Ю. |
| title |
Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки |
| title_short |
Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки |
| title_full |
Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки |
| title_fullStr |
Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки |
| title_full_unstemmed |
Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки |
| title_sort |
моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки |
| publisher |
Інститут газу НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Очистка и переработка отходов |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159128 |
| citation_txt |
Моделирование окислительной способности биопленки, иммобилизированной на гранулированном фосфогипсе в процессе газоочистки / Е.Ю. Черныш // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2016. — № 3. — С. 52-58. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| series |
Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| work_keys_str_mv |
AT černyšeû modelirovanieokislitelʹnojsposobnostibioplenkiimmobilizirovannojnagranulirovannomfosfogipsevprocessegazoočistki |
| first_indexed |
2025-07-14T11:42:20Z |
| last_indexed |
2025-07-14T11:42:20Z |
| _version_ |
1837622457174851584 |
| fulltext |
Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ôîñôîãèïñ, îòíîñÿ-
ùèéñÿ ê ÷åòâåðòîìó êëàññó îïàñíîñòè, ÿâëÿåòñÿ
ìíîãîòîííàæíûì îòõîäîì õèìè÷åñêîé ïðîìûø-
ëåííîñòè. Åãî îòâàëû â ïåðâóþ î÷åðåäü ñòàíî-
âÿòñÿ ïðè÷èíîé îò÷óæäåíèÿ çíà÷èòåëüíûõ ïî
ïëîùàäè òåððèòîðèé èç ïðèðîäíûõ ýêîñèñòåì,
ïðè÷åì íå òîëüêî íà òåððèòîðèè Óêðàèíû, íî è
íà ïðîñòîðàõ ñîïðåäåëüíûõ è åâðîïåéñêèõ ãîñó-
äàðñòâ. Òàê, òîëüêî íà òåððèòîðèè íàøåé ñòðà-
íû ôîñôîãèïñà íàêîïëåíî îêîëî 90 ìëí ò [1].
Ïðè ýòîì îòâàëû ôîñôîãèïñîâûõ îòõîäîâ ñòà-
íîâÿòñÿ èñòî÷íèêàì ïîâûøåííîé òåõíîãåííîé
íàãðóçêè â ðåãèîíå, ÷òî îáóñëîâëåíî çàãðÿçíå-
íèåì àòìîñôåðû èñïàðÿþùèìèñÿ ñîåäèíåíèÿìè
ôòîðà, ïîäêèñëåíèåì ñòåêàþùèõ äîæäåâûõ âîä
äî ðÍ 3–5 â çàâèñèìîñòè îò âîçðàñòà îòâàëà,
óñèëåíèåì ïîäâèæíîñòè òîêñè÷íûõ êîìïîíåí-
òîâ [2, 3] è âîçìîæíîñòè ìèãðàöèè èõ â ïî÷âû
âîêðóã îòâàëîâ.
Àíàëèç ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ
è ïîñòàíîâêà ïðîáëåìû
Ñóùåñòâóþò ðàçëè÷íûå ñïîñîáû óòèëèçà-
öèè ôîñôîãèïñîâûõ îòõîäîâ, ÷òî äåëàåò âîç-
ìîæíûì óìåíüøåíèå íåãàòèâíîãî èõ âîçäåéñò-
âèÿ íà îêðóæàþùóþ ñðåäó. Äîñòàòî÷íî íîâûìè
52 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
� ×åðíûø Å.Þ., 2016
Î÷èñòêà è ïåðåðàáîòêà îòõîäîâ
ÓÄÊ 502.5:661.21
×åðíûø Å.Þ., êàíä. òåõí. íàóê
Ñóìñêîé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò, Ñóìû
óë. Ðèìñêîãî-Êîðñàêîâà, 2, 40007 Ñóìû, Óêðàèíà, e-mail: e.chernish@ssu.edu.ua
Ìîäåëèðîâàíèå îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè,
èììîáèëèçèðîâàííîé íà ãðàíóëèðîâàííîì ôîñôîãèïñå
â ïðîöåññå ãàçîî÷èñòêè
Ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè â
ïðîöåññå èììîáèëèçàöèè ñåðîîêèñëÿþùèõ ãðóïï ìèêðîîðãàíèçìîâ íà ôîñôîãèïñîâûõ
ãðàíóëàõ â ñèñòåìå áèîäåñóëüôóðèçàöèè. Ïðè ýòîì çà îñíîâó áûëè âçÿòû áàçîâûå ïà-
ðàìåòðû êèíåòèêè áàêòåðèàëüíîãî ðîñòà ñ ó÷åòîì ðÿäà ðåæèìíûõ ïàðàìåòðîâ ïðîöåñ-
ñà áèîäåñóëüôóðèçàöèè è õàðàêòåðèñòèê ãðàíóëèðîâàííîãî íîñèòåëÿ íà îñíîâå ôîñ-
ôîãèïñà. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ ñîãëàñóþòñÿ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè
äàííûìè, ñîîòâåòñòâóþùèìè äèíàìèêå óìåíüøåíèÿ êîíöåíòðàöèè ñåðîâîäîðîäà â ãà-
çîâîì ïîòîêå, âûõîäÿùåì èç áèîôèëüòðà. Ïîëó÷èë äàëüíåéøåå ðàçâèòèå ýêîëîãè÷åñêè
áåçîïàñíûé ïîäõîä ê èñïîëüçîâàíèþ ôîñôîãèïñà â êà÷åñòâå ìèíåðàëüíîãî íîñèòåëÿ
äëÿ ðàçâèòèÿ àññîöèàöèè ñåðîîêèñëÿþùèõ ìèêðîîðãàíèçìîâ. Ïðîâåäåííûå èññëåäîâà-
íèÿ ïîçâîëÿþò îïòèìèçèðîâàòü ïðîöåññ ãàçîî÷èñòêè è ïðîãíîçèðîâàòü äèíàìèêó áèî-
êîíâåðñèè ñåðîâîäîðîäà ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ íàãðóçêè ñèñòåìû áèîäåñóëüôóðèçà-
öèè. Áèáë. 13, ðèñ. 3.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: îêèñëèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü, áèîïëåíêà, ìèíåðàëüíûé íîñèòåëü,
ôîñôîãèïñ, ãàçîî÷èñòêà.
ñðåäè íèõ ÿâëÿþòñÿ ñïîñîáû èñïîëüçîâàíèÿ
ôîñôîãèïñà â òåõíîëîãèÿõ çàùèòû îêðóæàþ-
ùåé ñðåäû. Ðàññìîòðèì èõ áîëåå äåòàëüíî.
 [4] ïðåäëàãàåòñÿ ïåðåðàáîòêà ôîñôîãèïñà
â ñåðíóþ êèñëîòó è èçâåñòü, ïðè ýòîì îòìå÷àåò-
ñÿ, ÷òî íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíî ðàçìåùàòü ñîîò-
âåòñòâóþùåå ïðîèçâîäñòâî âáëèçè óãîëüíûõ
ýëåêòðîñòàíöèé, èñïîëüçóþùèõ òåõíîëîãèþ
öèðêóëèðóþùåãî êèïÿùåãî ñëîÿ, òàê êàê â äàí-
íîé òåõíîëîãèè ÑàÎ-ñîäåðæàùåå âåùåñòâî èñ-
ïîëüçóþò äëÿ ñâÿçûâàíèÿ îêñèäîâ ñåðû, îáðà-
çóþùèõñÿ â ïðîöåññå ãîðåíèÿ òîïëèâà. Òàêîå
ïðîèçâîäñòâî ñåðíîé êèñëîòû è èçâåñòè èç ôîñ-
ôîãèïñà íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ÿâëÿåòñÿ íåðåíòà-
áåëüíûì ïî ñðàâíåíèþ ñ ìåòîäàìè ïîëó÷åíèÿ
ýòîãî ïðîäóêòà èç òðàäèöèîííîãî ñûðüÿ. Ïîýòî-
ìó â ìèðå ïîêà ðàáîòàþò òîëüêî äâå óñòàíîâêè
ïî ïîëó÷åíèþ ñåðíîé êèñëîòû è èçâåñòè èç
ôîñôîãèïñà.
 [5] îáîñíîâàíà öåëåñîîáðàçíîñòü ñîçäà-
íèÿ ðåíòãåíîçàùèòíûõ êîíñòðóêöèé èç êîìïî-
çèöèîííîãî ìàòåðèàëà íà îñíîâå ôîñôîãèïñà.
Îäíàêî òðåáóþòñÿ äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ
ìåõàíèçìîâ âëèÿíèÿ êîìïîçèöèîííûõ ìàòåðèà-
ëîâ íà îñíîâå ôîñôîãèïñîâûõ âÿæóùèõ íà ýô-
ôåêòèâíîñòü çàùèòû îò ðåíòãåíîâñêîãî è ãàì-
ìà-èçëó÷åíèé.
Äðóãèì ïåðñïåêòèâíûì íàïðàâëåíèåì èñ-
ïîëüçîâàíèÿ ôîñôîãèïñà ÿâëÿåòñÿ åãî ïðèìå-
íåíèå â áèîòåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññàõ.  ðà-
áîòå [6] îïèñàíà îáðàáîòêà îñàäêîâ ñòî÷íûõ
âîä â ñèñòåìàõ àíàýðîáíîé ôåðìåíòàöèè ñ îñà-
æäåíèåì òÿæåëûõ ìåòàëëîâ ñåðîâîäîðîäîì —
ïðîäóêòîì æèçíåäåÿòåëüíîñòè ñóëüôàòðåäóêòî-
ðîâ, ãäå ôîñôîãèïñ âûñòóïàåò ìèíåðàëüíîé äî-
áàâêîé äëÿ èíòåíñèôèêàöèè ðàçâèòèÿ áàêòåðè-
àëüíîé êóëüòóðû.
Îäíèì èç âîçìîæíûõ ñïîñîáîâ óòèëèçàöèè
ôîñôîãèïñîâûõ îòõîäîâ ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâà-
íèå â òåõíîëîãèÿõ áèîî÷èñòêè ãàçîâûõ ïîòî-
êîâ. Ïðè ýòîì èììîáèëèçàöèÿ òèîáàêòåðèé íà
ìèíåðàëüíîé ïîäëîæêå èç äèãèäðàòíîãî ôîñ-
ôîãèïñà áûëà èçó÷åíà äëÿ âûñîêîíàãðóæåí-
íûõ ïî ñåðîâîäîðîäó ñèñòåì áèîäåñóëüôóðèçà-
öèè â ðàáîòàõ [7, 8].
Òàêèì îáðàçîì, âàæíûì íàïðàâëåíèåì èí-
òåíñèôèêàöèè áèîëîãè÷åñêîé î÷èñòêè ÿâëÿåòñÿ
èñïîëüçîâàíèå ðàçëè÷íîãî âèäà ìàòåðèàëüíûõ
íîñèòåëåé äëÿ çàêðåïëåíèÿ â ïðîñòðàíñòâå áèî-
ôèëüòðîâ àêòèâíîé áèîìàññû ìèêðîîðãàíèçìîâ
è âíåäðåíèå íîâûõ ìåòîäîâ ñîðáöèè èììîáèëè-
çîâàííîé áèîìàññû. ×àùå âñåãî äëÿ çàãðóçêè â
ðåàêòîð áèîëîãè÷åñêîé êóëüòóðû â êà÷åñòâå íî-
ñèòåëÿ èñïîëüçóþò ïîëèóðåòàí, ãðàíóëèðîâàí-
íûé àêòèâèðîâàííûé óãîëü, íîñèòåëü íà îñíîâå
íåîðãàíè÷åñêîãî ïîëèìåðíîãî êîìïîçèòà âûñî-
êîïîðèñòîé ñòðóêòóðû, çàãðóçêó èç êèñëîòî-
óñòîé÷èâîãî ñîðáåíòà (ëàâñàíîâûõ åðøåé),
Ca-àëüãèíàò, êîëüöà ïîëèïðîïèëåíà, òîðô,
òûðñó, ïåíîïîëèóðåòàí [9–11]. Â ïðîöåññå àâ-
òîñåëåêöèè ìîæåò ôîðìèðîâàòüñÿ àöèäîôèëü-
íàÿ àññîöèàöèÿ ìèêðîîðãàíèçìîâ, ÷òî ìîæåò
âûçûâàòü îáðàçîâàíèå ñåðíîé êèñëîòû, ïîýòîìó
â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå ïðîèñõîäèò ïåðå-
õîä çíà÷åíèé ðÍ èç ùåëî÷íîé â êèñëóþ ñðåäó.
Íåäîñòàòêè íîñèòåëåé èç ïðèðîäíûõ ìàòåðèà-
ëîâ (àêòèâèðîâàííûé óãîëü, òûðñà, òîðô) ñëå-
äóþùèå: àãðåññèâíàÿ ñåðåäà (ðÍ 4,0–5,0) âëèÿ-
åò íà ñîðáöèîííûå ñâîéñòâà íîñèòåëåé è áûñòðî
èõ ðàçðóøàåò, ïðàêòè÷åñêè èñêëþ÷àåòñÿ âîç-
ìîæíîñòü ýôôåêòèâíîé ðåãåíåðàöèè. Ñèíòåòè-
÷åñêèå íîñèòåëè ìåõàíè÷åñêè áîëåå ñòîéêèå, îä-
íàêî òàêæå òðåáóþò ïîñòîÿííîãî ïîäâîäà ïèòà-
òåëüíûõ âåùåñòâ â ðåàêòîð äëÿ ïîääåðæàíèÿ
ìåòàáîëèçìà áèîëîãè÷åñêèõ àãåíòîâ, ÷òî ýêîíî-
ìè÷åñêè çàòðàòíî. Ïîýòîìó ïðèìåíåíèÿ ôîñôî-
ãèïñîâûõ ãðàíóë â ýòîé ñôåðå ÿâëÿåòñÿ ìíîãî-
îáåùàþùèì.
Îäíèì èç âîçìîæíûõ íàïðàâëåíèé åãî óòè-
ëèçàöèè ìîæåò ñòàòü èñïîëüçîâàíèå â áèîòåõíî-
ëîãèÿõ î÷èñòêè ñåðîñîäåðæàùèõ ãàçîâ, ÷òî òðå-
áóåò ïðîâåäåíèÿ äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèé â
ýòîé îáëàñòè ïðè ðàçíûõ ðåæèìíûõ ïàðàìåòðàõ
è íàãðóçêå ïî ñåðîâîäîðîäó ñèñòåì áèîäåñóëü-
ôóðèçàöèè. Ñîîòâåòñòâåííî íåîáõîäèìî ïðîâî-
äèòü îïòèìèçàöèþ è àâòîìàòèçàöèþ ïðîöåññà
ýêîëîãè÷åñêè áåçîïàñíîé óòèëèçàöèè ôîñôîãèï-
ñîâûõ îòõîäîâ â ñèñòåìàõ áèîëîãè÷åñêîé î÷èñò-
êè ãàçîâûõ ïîòîêîâ.
Öåëü è çàäà÷è èññëåäîâàíèÿ
Öåëü ðàáîòû — ìîäåëèðîâàíèå îêèñëèòåëü-
íîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè â ïðîöåññå èììîáè-
ëèçàöèè ñåðîîêèñëÿþùèõ ãðóïï ìèêðîîðãàíèç-
ìîâ íà ôîñôîãèïñîâûõ ãðàíóëàõ â ñèñòåìå áèî-
äåñóëüôóðèçàöèè.
Äëÿ äîñòèæåíèÿ ïîñòàâëåííîé öåëè áûëè
ïîñòàâëåíû ñëåäóþùèå çàäà÷è:
— ýêñïåðèìåíòàëüíî èçó÷èòü îêèñëèòåëü-
íóþ ñïîñîáíîñòü áèîïëåíêè ñåðîîêèñëÿþùèõ
ãðóïï ìèêðîîðãàíèçìîâ â ñèñòåìå áèîëîãè÷å-
ñêîé ãàçîî÷èñòêè ïðè èñïîëüçîâàíèè â êà÷åñòâå
èììîáèëèçàöèîíîãî íîñèòåëÿ ôîñôîãèïñà;
— ìàòåìàòè÷åñêè îïèñàòü îêèñëèòåëüíóþ
ñïîñîáíîñòü áèîïëåíêè, èììîáèëèçèðîâàííîé
íà ãðàíóëèðîâàííîì ôîñôîãèïñå.
Ìîäåëèðîâàíèå ïðîöåññà ãàçîî÷èñòêè
ñ ïðèìåíåíèåì ãðàíóëèðîâàííîãî ôîñôîãèïñà
Ëàáîðàòîðíàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâ-
êà-áèîôèëüòð ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ.1. Â äàííîì
èññëåäîâàíèè â ñèñòåìó ââîäèëè ãàçîâóþ ñìåñü
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 53
ñ âàðèàöèåé ïî ñîäåðæàíèþ â íåé ñåðîâîäîðîäà
îò 100 äî 850 ìëí–1.
Ïðîâîäèëñÿ êîíòðîëü ñëåäóþùèõ ïàðàìåò-
ðîâ: êîíöåíòðàöèè H2S íà âûõîäå èç áèîôèëüò-
ðà è çíà÷åíèÿ ðÍ ÷åðåç ðåãóëÿðíûå ïðîìåæóò-
êè âðåìåíè (0,5; 1; 1,5 ÷). Áèîãàçîî÷èñòêà ïðî-
âîäèëàñü â ìåçîôèëüíîì ðåæèìå (303 Ê).
Èññëåäîâàíèÿ ãàçîâîé ôàçû ïðîâîäèëèñü
íà ëàáîðàòîðíîì ãàçîâîì õðîìàòîãðàôå ÑÝË-
ÌÈÕÐÎÌ-1 (Ñóìû, Óêðàèíà). Áûëè èñïîëü-
çîâàíû òðè ïîñëåäîâàòåëüíî ïîäêëþ÷åííûå êî-
ëîíêè: ïðåäâàðèòåëüíàÿ PLOT êîëîíêà ñ
«PoraPLOT Q»; áàëëàñòíàÿ êîëîíêà ñ «Õðîìà-
òîí N-AW-DMCS»; HP-PLOT êîëîíêà ñ ìîëå-
êóëÿðíûì ñèòîì Mole Sieve.  êà÷åñòâå ãà-
çà-íîñèòåëÿ áûë èñïîëüçîâàí àðãîí, ñêîðîñòü
ïîòîêà 25.10–6 ì3/ìèí.
Èññëåäîâàíèå ôîðìû è êëåòî÷íîé ñòðóê-
òóðû âûïîëíÿëè íà òðàíñìèññèîííîì ýëåêòðîí-
íîì ìèêðîñêîïå ÝÌÈ 100ÀÊ (ÍÏÎ «Ýëåêòðîí»,
Ñóìû, Óêðàèíà).
Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ
îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè
â ïðîöåññå ãàçîî÷èñòêè
Îáúåì áèîïëåíêè óâåëè÷èâàåòñÿ ïðè ðîñòå
êîëè÷åñòâà ïîñòóïàþùåãî ñåðîâîäîðîäà èëè
óìåíüøåíèè ñêîðîñòè ôèëüòðàöèè ÷åðåç ñëîé
çàãðóçêè ãàçîâîãî ïîòîêà. Ïðè ýòîì èñïîëüçîâà-
íèå òèîáàêòåðèÿìè â êà÷åñòâå ñóáñòðàòà êîìïî-
íåíòîâ ôîñôîãèïñà, êàê ïîêàçàëè èññëåäîâàíèÿ
[7], ïðèâîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ ñòîéêîé áèî-
ïëåíêè, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ñîîáùåñòâîì ðàçíûõ
òèïîâ ìèêðîîðãàíèçìîâ.
Ñêîðîñòü ãàçîâîãî ïîòîêà íå äîëæíà ïðå-
âûøàòü îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè,
êîòîðàÿ îáðàçóåòñÿ íà ïîâåðõíîñòè ìèíåðàëüíî-
ãî íîñèòåëÿ è ïðîíèêàåò â åãî âíóòðåííèé ñëîé.
Äëÿ îïòèìèçàöèè îöåíêè îêèñëèòåëüíîé
ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè (ÎÑÁ) áûëà âçÿòà çà
îñíîâó êëàññè÷åñêàÿ êèíåòèêà ðîñòà ìèêðîîðãà-
íèçìîâ. Êðîìå òîãî, ïðåäëîæåíî ó÷èòûâàòü ðå-
æèìíûå ïàðàìåòðû ñèñòåìû è ôèçèêî-ìåõàíè-
÷åñêèå ñâîéñòâà ãðàíóëèðîâàííîé çàãðóçêè.
Ïðè ýòîì ñòîèò áðàòü â ðàñ÷åò èìåííî àêòèâ-
íóþ ïîâåðõíîñòü áèîôèëüòðà (Sï.ï), êîòîðàÿ
ó÷èòûâàåò òîëüêî ïîâåðõíîñòü áèîôèëüòðà, ñî-
äåðæàùóþ áàêòåðèàëüíóþ ïëåíêó, òî åñòü
óäåëüíîþ ïëîùàäü ïîâåðõíîñòè áèîïëåíêè,
ðàçâèòóþ íà ìèíåðàëüíîì íîñèòåëå èç ôîñôî-
ãèïñà:
ÎÑÁ
S V G D
v
X C
Y (K C
ï.ï ô.ç
ô ô
m 1 H S
X /S S
1 2
1 1
=
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
0 H S pH
m 2
X /S
ô
2
2
2 2
)K
X
Y
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
� ,
(1)
ãäå ÎÑÁ — îêèñëèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü áèî-
ïëåíêè, ã/(ì3.÷); Sï.ï — óäåëüíàÿ ïëîùàäü ïî-
âåðõíîñòè áèîïëåíêè, ì2/ì3; Vô.ç — îáúåì
ôèëüòðóþùåé çàãðóçêè, ì3; G — êîýôôèöèåíò
ðàçìåðà ãðàíóë çàãðóçêè (100/R); R — õàðàê-
òåðíûé ðàçìåð ãðàíóë (10–3 ì); D — äèàìåòð
áèîôèëüòðà, ì; �ô — âðåìÿ óäåðæàíèÿ ãàçî-
æèäêîñòíîé ôàçû â áèîôèëüòðå, ÷; vô — ñêî-
ðîñòü ôèëüòðàöèè ãàçîâîãî ïîòîêà, ì2/÷; µm1,
µm2 — óäåëüíàÿ ñêîðîñòü ðîñòà òèîáàêòåðèé è
íèòðèôèöèðóþùèõ áàêòåðèé ñîîòâåòñòâåííî,
ñóò–1; Õ1, Õ2 — êîíöåíòðàöèÿ áèîìàññû òèîáàê-
òåðèé è íèòðèôèöèðóþùèõ áàêòåðèé ñîîòâåòñò-
âåííî, ã/10–3 ì3; YX1/S1, YX2/S2 — ýêîíîìè÷å-
ñêèé êîýôôèöèåíò âûõîäà áèîìàññû òèîáàêòå-
ðèé è íèòðèôèöèðóþùèõ áàêòåðèé ïî ñóáñòðàòó
— ñåðîâîäîðîäó è àììèàêó ñîîòâåòñòâåííî;
C0H2S — íà÷àëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ñåðîâîäîðîäà
â ãàçîâîì ïîòîêå, ã/ì3; ÊS — êîíñòàíòà ñðîäñò-
âà ê ñóáñòðàòó, ã/ì3; �
ô
— ïîïðàâî÷íûé êîýô-
ôèöèåíò.
 ôîðìóëå (1) áûëà ó÷òåíà ñïåöèôèêà
ïðîöåññà ôèëüòðàöèè ãàçîâîãî ïîòîêà ÷åðåç
ãðàíóëèðîâàííóþ ìèíåðàëüíóþ çàãðóçêó. Ïåð-
âûé ìíîæèòåëü îïèñûâàåò ñêîðîñòü, ñ êîòîðîé
ðàñòâîðåííûé ñåðîâîäîðîä ïðîõîäèò ÷åðåç ãðà-
íóëèðîâàííûé íîñèòåëü èç ôîñôîãèïñà è êîí-
òàêòèðóåò ñ áèîïëåíêîé ñ ó÷åòîì ðåæèìíûõ ïà-
ðàìåòðîâ ââîäà ãàçîâîãî ïîòîêà â ñèñòåìó è
âëèÿíèå íà íåãî îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê áèî-
ôèëüòðà. Òàêæå áûë ââåäåí ïîïðàâî÷íûé êîýô-
ôèöèåíò �ô, êîòîðûé ó÷èòûâàåò èíòåíñèôèêà-
54 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
Ðèñ.1. Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ëàáîðàòîðíàÿ óñòàíîâêà: 1 — êî-
ëîííà èç îðãñòåêëà; 2 — ãðàíóëèðîâàííûé íîñèòåëü èç ôîñ-
ôîãèïñà; 3 — êîìïðåññîð; 4 — øòóöåð äëÿ ïîäà÷è ãàçîâîé
ñìåñè; 5 — øòóöåð äëÿ îòâîäà î÷èùåííîãî ãàçà; 6 — îðîñè-
òåëü ñïðèíêëåðíûé.
öèþ ðàçâèòèÿ òèîáàêòåðèé ïðè èõ èììîáèëèçà-
öèè íà ôîñôîãèïñîâûõ ãðàíóëàõ.
Âòîðîé ìíîæèòåëü îïèñûâàåò âëèÿíèå
ìèêðîáíîé êèíåòèêè íà ïðîöåññ êîíâåðñèè ñå-
ðîâîäîðîäà, ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç ìèíåðàëüíóþ
çàãðóçêó èç ôîñôîãèïñà. Ïðè ýòîì çà îñíîâó
áûëà âçÿòà ñòàöèîíàðíàÿ ôàçà ðàçâèòèÿ áàêòå-
ðèé äëÿ ó÷åòà áàçîâûõ ïàðàìåòðîâ êèíåòèêè
èõ ðîñòà, êîãäà êîíöåíòðàöèÿ áèîìàññû îñòàåò-
ñÿ íà ïîñòîÿííîì óðîâíå, òî åñòü ñêîðîñòü ïðè-
ðîñòà áèîìàññû ïîëíîñòüþ êîìïåíñèðóåòñÿ
ñêîðîñòüþ ãèáåëè è ëèçèñà êëåòîê. Òàê, ñîîò-
íîøåíèå µm1 X1/YX1/S1 — ðàñõîä ñóáñòðàòà
(ñåðîâîäîðîäà) â ïðîöåññå íàðàùèâàíèÿ áèî-
ìàññû òèîáàêòåðèÿìè. Òàêæå ïðåäëîæåíî äëÿ
ó÷åòà äèíàìèêè èçìåíåíèÿ êîíöåíòðàöèè ñåðî-
âîäîðîäà ïðè íàñûùåíèè ïî ñóáñòðàòó (ñåðî-
âîäîðîäó) áèîìàññû òèîáàêòåðèé ââåñòè îòíî-
øåíèå
ÑH2S/(KS + C0H2S).
Ïîñêîëüêó êîíöåíòðàöèÿ ñóáñòðàòà è îáùåå
÷èñëî êëåòîê M ñâÿçàíû ëèíåéíî, òî èçìåíåíèå
êîíöåíòðàöèè ñåðîâîäîðîäà (
ÑH2S) ïðè ïðî-
õîæäåíèè ìàêñèìóìà ïî Mà (÷èñëó æèçíåñïî-
ñîáíûõ êëåòîê) ìîæíî ïðåäñòàâèòü â òàêîì âè-
äå (ïðè µm1 = const):
dÑH2S/d� = C0H2S – [(KS/YX1/S1) �
� (e(µm1 – �1)� – 1)], (2)
ãäå �1 — êîíñòàíòà ñêîðîñòè èíàêòèâàöèè —
÷àñòîòà îòêàçîâ, ïðèâîäÿùèõ ê ïîòåðå ñïîñîáíî-
ñòåé êëåòîê òèîáàêòåðèé ê ðàçìíîæåíèþ, ñóò–1.
Ïðè ðåàëèçàöèè ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè èñ-
ïîëüçîâàëè çíà÷åíèÿ êîíñòàíò, âçÿòûõ èç ëèòå-
ðàòóðíûõ èñòî÷íèêîâ [12, 13]. Èñõîäíûå äàí-
íûå îïðåäåëÿëè â ñîîòâåòñâèè ñ áèîõèìè÷åñêè-
ìè óñëîâèÿìè ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññà î÷èñòêè ãà-
çîâîãî ïîòîêà.
Èñõîäíûå äàííûå äëÿ ïðîâåäåíèÿ ìàòåìà-
òè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ïðèâåäåíû íèæå:
X1 – 112,7.10 –3 ã/10 –3 ì3
Sï.ï. – 200 ì2/ì3
Vô.ç – 5.10 –3 ì3
G – 0,04.10 –3 ì
�ô – 1,5 ÷
D – 0,15 ì
�ô – 2,52
Ïðè ýòîì çíà÷åíèÿ ÑH2S èçìåíÿëèñü â äèà-
ïàçîíå, ìëí–1: 100, 250, 400, 550, 700, 850. Äëÿ
ðàçðàáîòêè êîìïüþòåðíîé ìîäåëè èñïîëüçîâàë-
ñÿ ÿçûê ïðîãðàììèðîâàíèÿ Ñ++ â èíòåãðèðîâàí-
íîé ñðåäå Borland C++, êîòîðûé ïðåäíàçíà÷åí
äëÿ îïèñàíèÿ øèðîêîãî êðóãà çàäà÷ è ñîäåðæèò
ìåõàíèçìû óïðàâëåíèÿ âû÷èñëèòåëüíûì ïðî-
öåññîì è ðàáîòû ñ äàííûìè, ÷òî îïòèìàëüíî
ïîäõîäèò äëÿ ðåøåíèå ïîñòàâëåííîé çàäà÷è.
Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ ìîäåëèðîâàíèÿ
îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ
îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè, èììîáè-
ëèçèðîâàííîé íà ãðàíóëèðîâàííîì ôîñôîãèïñå,
ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî íà íà÷àëüíîì ýòàïå ðàçâè-
òèÿ ïðîöåññà áèîäåñóëüôóðèçàöèè ïðîèñõîäèò
àäàïòàöèÿ ìèêðîîðãàíèçìîâ ê óñëîâèÿì â áèî-
ôèëüòðå è ãëóáèíà óäàëåíèÿ èç ãàçîâîãî ïîòîêà
ñåðîâîäîðîäà ñîñòàâëÿåò 40 % îò íà÷àëüíîãî
çíà÷åíèÿ 850 ìëí–1 â ïåðâûé ïîëóïåðèîä 0,5 ÷
(ðèñ.2). Â ýòèõ óñëîâèÿõ ðîñò òèîáàêòåðèé îñó-
ùåñòâëÿåòñÿ ïî ýêñïîíöèîíàëüíîìó çàêîíó. Â
ïîñëåäóþùèé ïåðèîä 0,5 ÷ ïðîèñõîäèò ïàäåíèå
êîíöåíòðàöèè ñåðîâîäîðîäà äî 56 ìëí–1. Êîí-
öåíòðàöèÿ ñåðîâîäîðîäà ïàäàåò äî íóëåâîãî
óðîâíÿ ÷åðåç 1,5 ÷.
Ñêîðîñòü ðîñòà òèîáàêòåðèé çàâèñèò îò íà-
÷àëüíîé êîíöåíòðàöèè ñåðîâîäîðîäà â ãàçîâîì
ïîòîêå, êîòîðàÿ ïðè ïðåâûøåíèè îêèñëèòåëü-
íîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè ïðèâîäèò ê çíà÷è-
òåëüíîìó óâåëè÷åíèþ âðåìåíè óäåðæàíèÿ ãàçî-
âîãî ïîòîêà â áèîôèëüòðå, ÷òî óñòàíîâëåíî â
[8] äëÿ âûñîêîíàãðóæåííûõ ïî H2S ñèñòåì
áèîäåñóëüôóðèçàöèè. Äèíàìèêà ïîòðåáëåíèÿ
ñåðîâîäîðîäà òèîáàêòåðèÿìè (ñì. ðèñ.2) ñâèäå-
òåëüñòâóåò îá ýôôåêòèâíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ
ìèêðîîðãàíèçìàìè ôîñôîãèïñà êàê äîïîëíè-
òåëüíîãî èñòî÷íèêà ìèíåðàëüíûõ âåùåñòâ, ÷òî
íèâåëèðóåò íåîáõîäèìîñòü ââîäà äîïîëíèòåëü-
íûõ ïèòàòåëüíûõ âåùåñòâ â ïðîñòðàíñòâî áèî-
ôèëüòðà è óäåøåâëÿåò ïðîöåññ áèîëîãè÷åñêîé
ãàçîî÷èñòêè.
 ïðîöåññå áèîäåñóëüôóðèçàöèè ïðîèñõî-
äèò îêèñëåíèå ñåðîâîäîðîäà äî ýëåìåíòàðíîé
ñåðû, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïàäåíèþ åãî êîíöåíòðà-
öèè äî îïðåäåëåííîãî óðîâíÿ, êîòîðûé ñîâïàäà-
åò ñ èçìåíåíèåì äèíàìèêè îêèñëèòåëüíîé ñïî-
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 55
Ðèñ.2. Äèíàìèêà èçìåíåíèÿ êîíöåíòðàöèè ñåðîâîäîðîäà âî
âðåìåíè: 1 — ìîäåëü; 2 — ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ.
ñîáíîñòè áèîïëåíêè ïðè ðàçíûõ ïåðâè÷íûõ
êîíöåíòðàöèÿõ ñåðîâîäîðîäà. Òàê, åãî êîíöåí-
òðàöèÿ ïàäàåò îò 850 äî 54,31–69,52 ìëí–1 â ñå-
ðèè ýêñïåðèìåíòîâ â òå÷åíèå 1 ÷ ïðè îêèñëèòåëü-
íîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè 743,58 ìã/(ì3.÷)
(ðèñ.3).
Ïîëó÷åííàÿ â ðåçóëüòàòå ìàòåìàòè÷åñêîãî
ìîäåëèðîâàíèÿ êðèâàÿ, ñîîòâåòñòâóþùàÿ äèíà-
ìèêå óìåíüøåíèÿ êîíöåíòðàöèè ñåðîâîäîðîäà âî
âðåìåíè, èìååò õîðîøóþ ñõîäèìîñòü ñ îïûòíû-
ìè äàííûìè (ðèñ.3). Íàèáîëüøåå óáûâàíèå êîí-
öåíòðàöèè ñåðîâîäîðîäà ïðèõîäèòñÿ íà âòîðîé
ïîëóïåðèîä — îò 0,5 äî 1,0 ÷, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò
ñòàáèëèçàöèè ðàçâèòèÿ áàêòåðèàëüíîé ïëåíêè
ïîñëå îêîí÷àíèÿ àäàïòàöèîííîãî ïåðèîäà.
Âûâîäû
Ïðîâåäåííîå èññëåäîâàíèå ïîçâîëÿåò îïòè-
ìèçèðîâàòü ïðîöåññ ãàçîî÷èñòêè è ïðîãíîçèðî-
âàòü äèíàìèêó áèîêîíâåðñèè ñåðîâîäîðîäà ïðè
ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ íàãðóçêè ñèñòåìû áèîäå-
ñóëüôóðèçàöèè.
Ìàòåìàòè÷åñêè îïèñàíà îêèñëèòåëüíàÿ ñïî-
ñîáíîñòü áèîïëåíêè ñåðîîêèñëÿþùèõ ãðóïï
ìèêðîîðãàíèçìîâ â ñèñòåìå áèîëîãè÷åñêîé ñåðî-
î÷èñòêè ñ ó÷åòîì ðÿäà ôàêòîðîâ, â ÷àñòíîñòè,
ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ íîñèòåëÿ èç ôîñ-
ôîãèïñà, ðåæèìíûõ ïàðàìåòðîâ ñèñòåìû è ìèê-
ðîáèîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê áàêòåðèàëüíîé
ïîïóëÿöèè. Ðàñ÷åòíûå êðèâûå èçìåíåíèÿ êîí-
öåíòðàöèè ñåðîâîäîðîäà âî âðåìåíè è îêèñëè-
òåëüíîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè ïðè ðàçíûõ èñ-
õîäíûõ êîíöåíòðàöèÿõ ñåðîâîäîðîäà (îò 100 äî
850 ìëí–1) â ãàçîâîì ïîòîêå èìåþò õîðîøóþ
ñõîäèìîñòü ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè.
Íàïðàâëåíèåì äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèé
ÿâëÿåòñÿ ïðîâåäåíèå îïûòíî-ïðîìûøëåííûõ èñ-
ïûòàíèé ðàçðàáîòàííîé òåõíîëîãèè áèîëîãè÷å-
ñêîé ãàçîî÷èñòêè.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Êîæóøêî Â.Ï. Ãèäðîôîáèçàöèÿ èçäåëèé èç ãèïñî-
âûõ âÿæóùèõ — îäíî èç íàïðàâëåíèé ðàñøèðåíèÿ
ñôåðû èõ ïðèìåíåíèÿ â ñòðîèòåëüñòâå // Âåñò.
Õàðüê. íàö. àâòîìîáèë.-äîðîæ. óí-òà. — 2005. —
¹ 29. — Ñ. 83–86.
2. Ìèðêà Ã.Å., Ðóäîé Í.Ã. Ïðîáëåìû óòèëèçàöèè
òåõíîãåííûõ îòõîäîâ ïðîìûøëåííûõ ïðåäïðèÿòèé
Ñóìñêîé îáëàñòè // Ìàòåðèàëû III Ìåæäóíàð.
êîíô. «Ñîòðóäíè÷åñòâî äëÿ ðåøåíèÿ ïðîáëåìû îò-
õîäîâ», Õàðüêîâ, 7-8 ôåâðàëÿ 2006 ã. — Õàðüêîâ,
2006. — Ñ. 101–102.
3. Degirmenci N., Okucu A., Turabi A. Application of
phosphogypsum in soil stabilization // Building
and Environment. — 2007. — Vol. 42, ¹ 9. — Ð.
3393–3398.
4. Ìàíæèíà Ñ.À., Äåíèñîâ Â.Â., Äåíèñîâà È.À.
Èñïîëüçîâàíèå êðóïíîòîííàæíîãî îòõîäà ôîñôî-
ãèïñà äëÿ ñíèæåíèÿ SO2-ñîäåðæàùèõ âûáðîñîâ
óãîëüíîé òåïëîýëåêòðîñòàíöèè // Èíæ. æóðí.
Äîíà. — 2014. — T. 28, âûï.1. — Ñ. 77–87.
5. Áóëàò À.Ô., ²âàíîâ Â.À., Ãîëîâ Ê.Ñ., Ìèñîâåöü
Þ.Â. Ðåíòãåíîçàõèñí³ âëàñòèâîñò³ ôîñôîã³ïñîâîãî
â’ÿæó÷îãî ç ð³äêîçåìåëüíèì íàïîâíþâà÷åì //
Íàóê. â³ñí. Íàö. ã³ðíè÷. óí-òó. — 2010. — ¹ 5. —
Ñ. 48–51.
6. Plyatsuk L.D., Chernysh E.Yu. Intensification of
the anaerobic microbiological degradation of sewage
sludge and gypsum waste under bio-sulfidogenic con-
ditions // The Journal of Solid Waste Technology
and Management (USA). — 2014. — Vol. 40, ¹ 1.
— Ð. 10–23.
7. ×åðíûø Å.Þ. Ïðèìåíåíèå ôîñôîãèïñà â ýêîòåõ-
íîëîãèè ãàçîî÷èñòêè ñ îáðàçîâàíèåì ýëåìåíòàðíîé
ñåðû // Ýêîëîãè÷åñêèé âåñòíèê. — 2015. — ¹ 1.
— Ñ. 73–79.
8. ×åðíûø Å.Þ., ßõíåíêî Å.Í. Îïðåäåëåíèå ðåæèì-
íûõ ïàðàìåòðîâ ðàáîòû âûñîêîíàãðóæåííûõ ñèñòåì
áèîäåñóëüôóðèçàöèè ñ ïðèìåíåíèåì ôîñôîãèïñà
// ³ñíèê ÍÒÓ «Õϲ». Ñåð. Íîâ³ ð³øåííÿ â ñó÷àñ-
íèõ òåõíîëîã³ÿõ. — 2016. — ¹ 12. — Ñ. 207–212.
— doi:10.20998/2413-4295.2016.12.31.
9. Pat. 0845288 EP, Int. Cl.6 B 01 D 53/84, C 10 L
3/10. Process for biologica lremoval of sulphide,
A.J.H. Janssen, C.J.N. Buisman, Publ. 03.06.98,
Bul. 1998/23.
10. Park Byoung-Gi C., Shin Won S., Chung J.S. Si-
multaneous Biofiltration of H2S, NH3 and Toluene
using an Inorganic Polymeric Composite // Envi-
ron. Eng. Res. — 2008. — Vol. 13, ¹ 1. — P.
19–27.
11. Ramirez M., Gómez J.M., Cantero D. Removal of
hydrogen sulphide by immobilized Thiobacillus
thioparus in a biofilter packed with polyurethane
foam // Bioresource Technology. — 2009. — Vol.
100, Iss. 21. — P. 4989–4995.
12. Namgung H.-K., Song Ji Hyeon. The Effect of Ox-
ygen Supply on the Dual Growth Kinetics of
Acidithiobacillus thiooxidansunder Acidic Condi-
tions for Biogas Desulfurization // Inter. J. Envi-
56 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
Ðèñ.3. Êðèâàÿ îêèñëèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè áèîïëåíêè: 1 —
ìîäåëü; 2 — ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿ.
ron. Res. Public Health. — 2015. — ¹ 12. —
Ð. 1368-1386. — doi:10.3390/ijerph120201368.
13. Vollertsen J., Nielsen A.H., Jensen H.S., Rudelle
E.A., Hvitved-Jacobsen T. Modeling the corrosion of
concrete sewers // Materials of 12th Inter. Conf.
on Urban Drainage, Porto Alegre, Brazil, 11–16
Sept. 2011. — Available at: https://web.sbe.hw.
ac.uk/staffprofiles/bdgsa/temp/12th%20ICUD/
PDF/PAP005127.pdf
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 22.07.16
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3 57
×åðíèø ª.Þ., êàíä. òåõí. íàóê
Ñóìñüêèé äåðæàâíèé óí³âåðñèòåò, Ñóìè
âóë. Ðèìñüêîãî-Êîðñàêîâà, 2, 40007 Ñóìè, Óêðà¿íà, e-mail: e.chernish@ssu.edu.ua
Ìîäåëþâàííÿ îêèñëþâàëüíî¿ çäàòíîñò³ á³îïë³âêè,
ùî ³ììîá³ë³çîâàíà íà ãðàíóëüîâàíîìó ôîñôîã³ïñ³
ó ïðîöåñ³ ãàçîî÷èùåííÿ
Ïðåäñòàâëåíî ðåçóëüòàòè ìîäåëþâàííÿ îêèñëþâàëüíî¿ çäàòíîñò³ á³îïë³âêè ó ïðîöåñ³
³ììîá³ë³çàö³¿ ñ³ðêîîêèñëþþ÷èõ ãðóï ì³êðîîðãàí³çì³â íà ôîñôîã³ïñîâèõ ãðàíóëàõ ó ñèñ-
òåì³ á³îäåñóëüôóðèçàö³¿. Ïðè öüîìó çà îñíîâó áóëè âçÿò³ áàçîâ³ ïàðàìåòðè ê³íåòèêè áàê-
òåð³àëüíîãî ðîñòó ç óðàõóâàííÿì ðÿäó ðåæèìíèõ ïàðàìåòð³â ïðîöåñó á³îäåñóëüôóðèçàö³¿
é õàðàêòåðèñòèê ãðàíóëüîâàíîãî íîñ³ÿ íà îñíîâ³ ôîñôîã³ïñó. Îòðèìàí³ ðåçóëüòàòè ìîäå-
ëþâàííÿ óçãîäæóþòüñÿ ç åêñïåðèìåíòàëüíèìè äàíèìè, ùî â³äïîâ³äàþòü äèíàì³ö³ çìåí-
øåííÿ êîíöåíòðàö³¿ ñ³ðêîâîäíþ ó ãàçîâîìó ïîòîö³, ÿêèé âèõîäèòü ç á³îô³ëüòðà. ijñòàâ
ïîäàëüøîãî ðîçâèòêó åêîëîã³÷íî áåçïå÷íèé ï³äõ³ä äî âèêîðèñòàííÿ ôîñôîã³ïñó ÿê
ì³íåðàëüíîãî íîñ³ÿ äëÿ ðîçâèòêó àñîö³àö³¿ ñ³ðêîîêèñëþþ÷èõ ì³êðîîðãàí³çì³â. Ïðîâåäåí³
äîñë³äæåííÿ äàþòü çìîãó îïòèì³çóâàòè ïðîöåñ ãàçîî÷èùåííÿ é ïðîãíîçóâàòè äèíàì³êó
á³îêîíâåðñ³¿ ñ³ðêîâîäíþ ïðè ð³çíèõ ðåæèìàõ íàâàíòàæåííÿ ñèñòåìè á³îäåñóëüôóðèçàö³¿.
Á³áë. 13, ðèñ. 3.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: îêèñëþâàëüíà çäàòí³ñòü, á³îïë³âêà, ì³íåðàëüíèé íîñ³é, ôîñôîã³ïñ, ãà-
çîî÷èùåííÿ.
Chernysh Ye.Yu., Candidate of Technical Sciences
Sumy State University, Sumy
2, Rymskogo-Korsakova Str., 40007 Sumy, Ukraine, e-mail: e.chernish@ssu.edu.ua
Modeling Oxidative Capacity of Biofilm Immobilized
on Granular Phosphogypsum During Gas Purification
The article focused on the modeling of biofilm oxidative capacity under immobilization
of sulfur-oxidizing microorganisms groups on phosphogypsum granules in the
bio-desulphurization system. The oxidizing capacity of the biofilm was described, that in-
cluded the basic parameters of bacterial growth kinetics, taking into account regime pa-
rameters of bio-desulfurization process and characteristics of phosphogypsum granular
support. The results of mathematics modelling are consistent with experimental data cor-
responding to the dynamics reduce the concentration of hydrogen sulfide in the gas
stream exiting the biofilter. The further development of environmentally safe approach to
the use of phosphogypsum was determined as a mineral carrier for the development of the
association of sulfur-oxidizing microorganisms. These investigations allow optimization of
the gas purification and predicting of the dynamics of hydrogen sulfide removal under
various modes of bio-desulfurization system load. Bibl. 13, Fig. 3.
Key words: oxidative capacity, biofilm, mineral carrier, phosphogypsum, gas purification.
References
1. Kozhushko, V.P., [Hydrophobisation of articles
from gypsum binders is one of the expansion of
their using in construction], Vestnik Har’kovskogo
nacional’nogo avtomobil’no-dorozhnogo universi-
teta, 2005, (29), pp.83–86. (Rus.)
2. Mirka, G.E. and Rudoi, N.G. [Problems of
technogenic waste recycling industry Sumy region],
Proceedings of the 3rd International Conference «Co-
operation for Waste Issues», Kharkov, 7-8 Feb. 2006,
Kharkov, 2006, pp. 101–102. (Rus.)
3. Degirmenci, N., Okucu, A. and Turabi, A. Applica-
tion of phosphogypsum in soil stabilization, Build-
ing and Environment, 2007, 42 (9), pp. 3393–3398.
4. Manzhina S.A., Denisov V.V., Denisova I.A. [Using
of large-scale waste phosphogypsum to reduce emis-
sions of SO2-containing coal power plant], Engi-
neering Journal of Don, 2014, 28, Iss. 1, pp.
77–87. (Rus.)
5. Bulat A.F., Ivanov V.A., Holov K.S., Mysovets
Yu.V. [Radio-protective properties of phosphogyp-
sum binding agent with rare-earth filler ], Scientific
Bulletin of National Mining University, 2010, (5),
pp. 48–51. (Ukr.)
6. Plyatsuk, L. and Chernysh, Ye., Intensification of
the anaerobic microbiological degradation of sewage
sludge and gypsum waste under bio-sulfidogenic
conditions, The Journal of Solid Waste Technology
and Management (USA), 2014, 40 (1), ðð. 10–23.
7. Chernysh Ye.Yu. [Application of phosphogypsum in
the ecotechnology of gas purification with elemental
sulfur formation], Ehkologicheskij vestnik, 2015, (1),
ðð. 73–79. (Rus.)
8. Chernysh Ye.Yu., Yakhnenko E.N. [Determination of
regime parameters of heavy loaded of bio-
desulfurization system with phosphogypsum using],
Bulletin of NTU «KhPI». Series: New solutions in
modern technologies, 2016, (12), pp. 207–212,
doi:10.20998/2413-4295.2016.12.31. (Rus.)
9. Pat. 0845288 EP, Int. Cl.6 B 01 D 53/84, C 10 L
3/10. Process for biologica lremoval of sulphide,
A.J.H. Janssen, C.J.N. Buisman, Publ. 03.06.98,
Bul. 1998/23.
10. Park Byoung-Gi, C., Won, S., Shin and Chung, J.
S., Simultaneous Biofiltration of H2S, NH3 and To-
luene using an Inorganic Polymeric Composite, En-
viron. Eng. Res., 2008, 13 (1), pp. 19–27.
11. Ramirez, M., Gómez, J. M. and Cantero D. Re-
moval of hydrogen sulphide by immobilized
Thiobacillus thioparus in a biofilter packed with
polyurethane foam, Bioresource Technology, 2009,
100, Iss. 21, pp. 4989–4995.
12. Namgung H.-K. and Song Ji Hyeon. The Effect of
Oxygen Supply on the Dual Growth Kinetics of
Acidithiobacillus thiooxidansunder Acidic Condi-
tions for Biogas Desulfurization, Int. J. Environ.
Res. Public Health, 2015, (12), ðð. 1368–1386. —
doi:10.3390/ijerph120201368.
13. Vollertsen, J., Nielsen, A.H., Jensen, H.S., Rudelle,
E.A. and Hvitved-Jacobsen, T. Modeling the corro-
sion of concrete sewers, Materials of 12th Interna-
tional Conference on Urban Drainage, Porto
Alegre, Brazil, 11–16 Sept. 2011. — Available at:
https://web.sbe.hw.ac.uk/staffprofiles/bdgsa/t
emp/12th%20ICUD/PDF/PAP005127.pdf
Received July 22, 2016
58 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2016. ¹ 3
|