Підземна вода як джерело водопостачання. Розробка флуоресцентних методів аналізу біологічних систем очищення, способу й схеми її денітрифікації. Дослідження біоплівки стаціонарної пілотної установки з біологічного очищення модельної підземної води.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙАВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Інститут харчової хімії і технології НАН України, заступник директора з питань науки і нової техніки доктор технічних наук, Мітченко Тетяна Євгенівна фірма Українські системи очищення води “ECOSOFT”, директор Захист відбудеться:”_24_”_вересня_2003 р. о _1600_годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.03 в Національному університеті харчових технологій за адресою: 01033, м.Очистити підземну воду від нітратів можливо фізико-хімічними і біологічними методами. Разом із значною ефективністю очищення підземної води від нітратів дані методи мають певні недоліки. Для іонного обміну - це відсутність високоселективної смоли по нітратах і складність утилізації відпрацьованих регенераційних розчинів; для електродіалізу - проблема утилізації концентрату, що утворюється; для зворотнього осмосу - відсутність селективної мембрани по нітратах і демінералізація очищеної води. Дисертаційна робота виконана відповідно до державних програм України, що стосуються охорони навколишньго середовища, у рамках постанови Верховної Ради України “Про концепцію розвитку водного господарства України”, №1390 - XIV, 14.01.2000 р., Державної науково-технічної програми Міністерства України у справах науки і технології “Відновлення якості природних вод України”, а також у рамках наукового напряму кафедри біотехнології мікробного синтезу Національного університету харчових технологій “Удосконалення мікробіологічних і біохімічних процесів у біотехнології та охороні навколишнього середовища”. Розроблено спосіб біологічної денітрифікації, що включає в себе формування біоплівки з чистої культури денітрифікуючих бактерій Paracoccus denitrificans в штучних умовах на поверхні обраного оптимального носія, що дозволяє досягти ефект очищення підземної води від нітратів 94% при терміні перебування води в біореакторі 5 годин і швидкості денітрифікації 1.7 мг NO3-N/см3 за добу, що на 20% вище, ніж у відомих технологіях гетеротрофної денітрифікації.У першому розділі ?Підземна вода як джерело водопостачання? обґрунтовано актуальність вибраного напрямку досліджень, розглянуто стан питання використання підземної води в якості питної; наведено основні джерела забруднень підземної води; розглянуто існуючі фізико-хімічні методи очищення підземної води від нітратів; проаналізовано дані методи з точки зору їхніх переваг і недоліків; розглянуто існуючі біотехнологічні методи очищення підземної води від нітратів; проведено аналіз автотрофної та гетеротрофної денітрифікації; наведено переваги використання гетеротрофної денітрифікації для очищення підземної води від нітратів в порівнянні з автотрофною і зазначено недостатню вивченість біологічних систем, що засновані на використанні мікробних біоплівок та процесу формування біоплівки на поверхні носія. Процес формування спонтанної біоплівки денітрифікуючих бактерій на поверхні носія проводили таким чином: вирощували денітрифікуючі бактерії Paracoccus denitrificans протягом 2 діб на мінеральному середовищі; потім стерильний носій інкубували спільно з отриманою культуральною рідиною протягом 12 годин при температурі 28±2°С на качалці - термостаті (100 об/хв); відмивали носій від залишків культуральної рідини в стерильній деіонізованій воді і розміщували з іммобілізованими клітинами у свіже поживне середовище для спільного інкубування протягом 7 діб. Нові методи дозволяють визначати концентрацію мікробної біомаси в суспензії і біоплівці, а також гідрофобність поверхні в системах біологічного очищення підземної води. Запропонований метод адсорбції фенантрена на поверхні можна використовувати для виміру гідрофобності клітин, носія і біоплівки в цілому. Для характеристики гідрофобної взаємодії всередині біоплівки були використані два індекси: індекс Іс/f, показує рівень гідрофобної взаємодії між клітинами і волокном носія; індекс Ic/e, що показує рівень гідрофобної взаємодії між клітинами і навколишнім середовищем (табл.Розроблені методи флуоресцентного аналізу для дослідження біологічних систем, заснованих на використанні мікробних біоплівок, дозволяють визначити концентрацію біомаси в суспензії і в біоплівці та визначити гідрофобність поверхні клітин або носія. Обраний носій “мережа”, який вибирали по показниках: гідрофобності; адсорбційної ємності і міри прикріпленості клітин до поверхні носія є найбільш перспективним для формування біоплівки серед досліджених зразків носіїв (він характеризується наступними показниками: гідрофобністю - 74±5 мкг біомаси/см3; адсорбційною ємністю - 119±12 мкг біомаси/см3 і мірою прикріпленості - 1.29).