D.V.Konnov, I.S.Pashkovsky "Geolink Консултинг"
1. Въведение
В момента има богата практика в света на почистване замърсяване на почвата и подземните води от продукта масло. такива методи са вече широко се използва за елиминиране на замърсители маслен продукт като изпаряване на замърсители в почвата, биологично почистване, съхранение почва, последвано от самопочистване, отстраняване на замърсена почва, последвано от дъмпинг или термична обработка. От всички замърсяване с нефт продукт масло на почвата ликвидиране на последствията от технология, най-нежна към околната среда е в биологичното пречистване на замърсени терени. Предимството му е, относителната простота на технологичното изпълнение на монтаж и обслужване, както и относително ниски финансовите разходи. Той се използва широко в много страни вече в продължение на 29 години, успешно се използва за почистване на замърсявания от бензин, дизелово гориво и други петролни продукти.
Биологично третиране е приложение на бактериите на почвата способен да разгражда нефт и генериране на вещества, които подпомагат бързото очистване (биогенен повърхностно активно вещество); вещества, необходими за растежа им, както и други събития, за да се създаде за тях най-благоприятни условия. Принципът на организиране на биологична система за пречистване на замърсяване на почвата на място (на място) е показана на Фигура 1.
Фиг.1. Схема процес почистване на почвата, с въвеждането на нефтено масло-окисление микроорганизми
В момента се използва процес биоремедиацията предпочитане аеробни бактерии. Изследванията показват способността им да активно разлагат въглеводороди определени изисквания за най-благоприятно растежа. Неговият метаболизъм се изучава в детайли и е доказано, че обработката на петролни продукти от микроорганизми не са опасни за хората и околната среда.
На етапа на планиране и изпълнение на биоремедиацията проект за оценка на времето за почистване (а оттам и на цената на работата), както и избор на оптимални параметри на технологичния процес, подходящи прогнози за почистване представени напредъка на всички етапи. За тези прогнози са широко използвани математическо моделиране.
В този документ, ние предлагаме модел на масообмен и биоразграждане на масло в ненаситен зона, като се вземат предвид основните процеси, участващи в пречистване на почвата. По приложимостта на модела се смята на базата на полеви данни и резултатите от лабораторни експерименти.
2. Математически модел
Той описва основните процеси, протичащи по време на почистване на замърсяване на почвата от маслен продукт от периодично вземане разтвор биологичен продукт. Въз основа на наличната литература и експериментални данни се считат следните процеси - на разпадане на растеж на петрола бактерии и смърт на бактериите, развитието на бактерии повърхностно активни вещества, прехвърлят масло в емулсията, прехвърлянето на бактерии от проникването на вода с оглед на тяхната сорбция и прехвърляне десорбция масло емулсия проникването на вода.
2.1. Динамика на микробните популации
Помислете процеси, в които участват бактерии. това
а) растеж и смърт,
б) извличане - вертикален трансфер инфилтриран с вода.
а) За да се опише динамиката на микробни популации, използвайки уравнението Моно като се вземе предвид клетъчна смърт [1,2,3]:
където М - концентрация на бактерии, # 956; m - максимална скорост на растежа на бактерии, G - концентрация на субстрата (масло), Ks - афинитетна константа на субстрата на микроорганизма # 955; - степента на клетъчна смърт.
б) Уравнението който описва общия брой бактерии в околната среда на почвата:
при което - плътността на почвата, г - броя на бактериите, прикрепени към матрицата на почвата, Mw - броя на бактерии, съдържащи се в почвата вода, п - порьозност.
Зависимост на прикрепените бактерии за броя на бактерии в адсорбцията на водата е описан от уравнение [4.5]:
където - съотношението на адсорбция на бактерии.
Крайната форма на уравнението за описване на концентрацията на бактерии във водата:
- ефективно порьозност. Получената уравнението за растежа и миграцията на бактерии умират:
2.2. Загубата на свободно масло
Загубата на свободно масло се дължи на разграждане на бактериите и промиване в емулгирана форма. Биоразграждането може да се опише чрез Моно уравнение [1,2,6,7,8], и елуиране - конвективния транспорт уравнение описва комбинацията на пълно намаляване на продукта:
където Q - коефициент на пропорционалност, свързани количеството на образуваните клетки с абсорбира субстрата, С - концентрацията на емулгирано масло във вода на почвата.
2.3. BioPAV
В повечето случаи, може да се предположи, че бактериите произвеждат повърхностноактивни вещества едновременно с разлагане на петролни въглеводороди [9,10], т.е. някои въглеводороди, използвани за получаване на повърхностно активни вещества.
Повърхностноактивно вещество за производство на бактерии и могат да бъдат описани чрез уравнение като Моно:
където S - концентрация BioPAV, QS - коефициент на пропорционалност, свързани количеството на образувания сърфактант абсорбира върху субстрата, т.е. bioPAV един от продуктите на разпадане масло.
Flow BioPAV за емулгиране може да се опише като повърхностно активно вещество с реакцията на нефтен продукт:
където - броят на сърфактантни молекули, представляващи мицел. Скоростта на тази реакция се състои от формиране скорости сърфактант мицел и скорост на проникване в тази мицелни въглеводородни молекули. Може да се предположи, [11], че скоростта на потока повърхностно активно вещество ще бъде пропорционална на неговата концентрация и концентрацията на продукта:
където к - постоянно взаимодействие между повърхностно активното вещество и масло.
С помощта на уравнение (7) и (9), които получаваме крайния уравнение, описващо промяната в концентрацията BioPAV:
По принцип, емулгиращи масло веднага след като концентрацията на повърхностно активно вещество без повърхностно активно вещество трябва винаги да бъде равен на 0.
2.4. емулгирани нефтопродукти
За да се опише емулгиран концентрация на масло в почвата вода, въз основа на уравненията (7) и (8) и с отстраняване на водата от инфилтриращи, ние получаваме:
2.5. Получената система от уравнения
Уравнения (5), (6) и (11) образуват една система, която описва промяната в концентрацията на бактерии безплатно и емулгиран масло в среда на почвата:
С помощта на цифров модел, разработен на базата на тази система от уравнения, може да се изчисли тези интегрални количества като концентрацията на нефт и петролни-окисление бактерии в дебелината на почвата с предварително определен период на фактуриране, концентрацията на масло елуира от замърсената почва слой, както и промяната в свободна концентрация масло срещу дълбочина, неговото вертикално транспорт в почвата и разпространението на бактериите в почвата е по-дебел от предварително определено време.
Първоначалните условия първоначалното разпределение на свободно масло, емулгирано масло и бактерии. Граничната състоянието е бактериална концентрация в разтвора на фуражи.
Константите, необходими за изчисляване може да се определи чрез лабораторни експерименти с наличните литературни данни могат да се използват за груба оценка.
Пример 3. Изчисляване
Фигури 2 и 3 показва резултатите за почистване на симулация извършват чрез промиване на колоната с разтвор на биологични почви подготовка замърсени с нефт. Тази симулация се извършва в продължение на процеса на реална почва почистване, замърсената петролния разлив в [12,13]. Целта на почистване е най-горния слой на почвата дебелина от 5 m, замърсени с бензин, със средна концентрация е 0.005 грама / г почва.
Фиг.2. Средната концентрация на масло в почвения слой (г / г)
Фигура 3. Концентрацията на емулгирано масло въвеждане на подпочвените води (мг / л)
Фигура 4. Промяна на концентрацията на маслото в почвения слой в процеса на пречистване
Фигура 5. Промяна на концентрацията на бактерии в почвения слой по време на лечение (клетки / г)
Фигура 6. модел на данните и изчисляване на концентрацията на наблюдаваните стойности на маслото (1 година лечение)
Сравнявайки резултатите от изчисление на загубата от прогноза масло годишно изчистване на данни теренни наблюдения показват добро съответствие (Фигура 6).
Този модел също се тества и параметризиран в серия от лабораторни експерименти, проведени в сътрудничество с лаборатория по микробиология, академия на науките на масло.
заключение
Математически модел, позволява да се определи намаляването на масло предварително определен период на фактуриране, промяна в неговата концентрация като функция на дълбочина, промяна в концентрацията на бактерии във времето, тяхното разпределение в колоната на почвата, концентрацията на масло елуира от замърсената почва слой, неговото вертикално транспорт в почвата.
Изчислено от модела, като се използват данни от лабораторни експерименти концентрация на масло и бактерии в добро съгласие с тези, наблюдавани при реални условия, при прилагане на метода на биологичното пречистване.
Свързани статии