The use of the biological method is promising for treating underground waters from iron compounds. Iron bacteria used in the process are widely spread in weak acidic and neutral underground waters containing iron ions (II), dissolved carbon dioxide and minimum concentrations of oxygen. The relevant direction of present-day biotechnology is the use of iron bacteria for treating underground waters. The goal of this research is to compare the efficiency of using the biological method for treating underground iron containing weak acidic and neutral waters under different conditions. As the test-objects, Gallionella and Lepthotrix iron bacteria were used. The sedimentation of bio-minerals was obtained from the washout waters of the biological deironing station. Calcium soda was used as an additional source of inorganic carbon for bacteria. As a result of the studies it is established that the use of the non-reagent method gives the possibility to achieve only 80% efficiency in removing iron compounds while the use of sodium carbonate results in increasing efficiency up to 93%. To determine the contribution of biological purification of ground water from iron compounds, the bacteria were inhibited with the preparation of polyhexamethylene guanidine (PHMG) chloride. It was found that inhibition of Gallionella and Lepthotrix led to the reduction of 50% of the iron removal effect. The mechanism was developed of inhibiting the process of iron bacteria metabolism by PHMG (polyhexamethylene guanidine). The new technology of arranging a block-module station for treating underground waters is proposed.

This article discusses ways to intensify the natural water treatment plants operation using foamed polystyrene as a contact and filtering medium for bioreactors and filters. The reagent schemes with polystyrene foam filters are offered for the surface water treatment. The improved physicochemical and biological methods for slightly acidic and neutral groundwater preparation are recommended to use. The use of ferrobacteria metabolism products for the ammonium nitrogen oxidation in a slightly acidic medium was investigated. The x-ray spectral analysis of bio-minerals matrix structures was conducted. The reasons of unsatisfactory technical condition of sewage treatment plants in Ukraine were analyzed. The ways of increasing their work efficiency using sedimentation aerotanks of large hydraulic height and using the simultaneous nitrification-denitrification were offered.

No abstract

Дослідження в галузі очищення підземних вод вказують на перспективність розвитку їх комплексної очистки за участю різних морфологічних типів мікроорганізмів, закріплених на інертних контактних матеріалах. Вказано, що при певних параметрах якос ті води (рН 6-7; Еh 50…200 мВ, в присутності розчиненого диоксиду вуглецю та величинах перманганатної окисності до 5 мг О 2 /дм 3) в підземних водах превалює розвиток бактерій роду Gallionella, а при значеннях рН 6,5-7,5; Еh=-200…300 мВ та ПО>5 мг О 2 /дм 3розвиток бактерій родів Lepthothrix, Crenothrix. Це надає ряд переваг при застосуванні біохімічного методу перед традиційними фізико-хімічними, зокрема прискорення процесу очищення води від сполук феруму. 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. 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. При побудові моделі були використані як технологічні (максимальна брудомісткість (2,6-кг/м 3), гранична величина біомаси бактерій в матриксних структурах (9,5 г/м 3), максимальна питома швидкість їх росту (0,17-0,18 год-1), коефіцієнт насичення (0,65-0,7 г/м 3), швидкість потоку в діапазоні 5-20 м/год), так і конструктивні параметри (висота контактного завантаження біореактра 1,3 м). В розглянутій моделі час ефективної роботи біореактора залежить від концентрацій катіонів Fe 2+ , які в природних водах можуть знаходитися в межах 0,5-20 мг/дм 3 , кількості феробактерій (10 2-10 4 кл/дм 3), а також швидкості потоку води. 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 Ключові слова: біохімічні процеси, кінетична модель біологічного знезалізнення, матриксні структури, метод характеристик

In the underground waters not polluted by organic compounds the bivalent iron occurs in the form of hydrocarbonates. An inseparable part of ferrum ions are ferrum bacteria. As a result of the literature review carried out it is determined that up till present no mechanism of the impact of additional source of non-organic carbon on the processes of in-cellular metabolism of Gallionella type bacteria had been established. The aim of the paper is the determination of the effect of the additional source of non-organic carbon in the form of Na 2 CO 3 on processes of metabolism and the rate of biochemical oxidation of iron compounds by bacteria Gallionella sp. and the development of the possible mechanism of the assimilation of non-organic carbon in the recovered pentose phosphate cycle. The comprehensive scheme of activating bacteria metabolism developed by us testifies to the possibility of increasing the energy capacity of recovered pentose phosphate cycle, the acceleration of metabolism cycles and the rate of pumping electrons via the fermentative cell system. The totality of presented processes results in speeding up the fermentative oxidation of Fe 2+ on the surface of a cell with the final formation of matrix structures of biominerals and the increased efficiency of bioreactors operation.