USING BIOCHEMICAL METHODS IN MODERN TREATMENT TECHNOLOGIES OF UNDERGROUND WATER
DOI:
https://doi.org/10.20535/2218-93001922016122588Keywords:
biological method of iron removal, iron bacteria, biomineralsAbstract
The purpose of this paper is to review the latest technologies based on biochemical method of purification of groundwater, as well as the definition of its advantages over traditional technologies. The prospects of using this method in the modern world and the ways of intensification of the biochemical method of purification of groundwater are considered.
It is noted that in the present conditions an important task of intensification of existing or newly designed iron removal stations, is to transfer them from the extensive technologies to technologies that provide a high rate of oxidation of iron compounds, lead to a decrease in the volume of wash water, an increase in the duration of the filtration cycle, improve operating conditions, a decrease in capital and operating costs. Based on the results of the experience review as for using this method in the modern world, it is recognized that it is one of the possible directions of intensification at iron removal stations.
Technological schemes and parameters are also given. The optimal conditions of iron bacteria life cycle , structure of their capsule are represented. Based on a review of research the difference between the structure and physicochemical properties of sewage sludge, resulting from the use of traditional physical and chemical methods, and biological iron removal method is shown. These technologies, developed by the author. It is shown how they differ from existing technologies. The main differences between the biological and conventional physical and chemical methods of iron removal are discussed.
References
Николадзе Г.И. Обезжелезивание природных и оборотных вод / Николадзе Г.И. — М.:
Стройиздат, 1978. — 160 с.
Золотова Е.Ф. Очистка воды от железа, марганца, фтора и сероводорода. / Е.Ф.Золотова,
Г.Ю. Асс. — М.: Cтройиздат. — 1975. — 176 с.
Орлов В.О. Водоочисні фільтри із зернистою засипкою: [Монографія ] / Валерій
Олегович Орлов. — Рівне: Видавничий центр НУВГП, 2005, — 163 с.
Знезалізнення підземних вод для питних цілей: [Монографія під загальною редакцією
В.О. Орлова] / В.О. Орлов, О.М. Квартенко, С.Ю. Мартинов, Ю.І. Гордієнко. — Рівне:
Видавничий центр УДУВГП, 2004. — 153 с.
Орлов В.О. Знезалізнення підземних вод спрощеною аерацією та фільтруванням.
[Монографія ] / Валерій Олегович Орлов. — Рівне: Видавничий центр НУВГП, 2008. — 158 с.
Технические записки по проблемам воды: Пер. с анг. В 2-х т. Т.1/ [Барак К., Бебен Ж.,
Бернар Ж. и др.]. Под ред.Т.А.Карюхиной, И.Н.Чурбановой. — М.: Стройиздат. — 1983. — 607
с.
Kittner H. DieBemessung von Enteisenung filter. / H. Kittner // Wasserwirtschaft —
Wassertechnik. 1968. — №8.
Сафонов Н. А. Самопромывающаяся установка для биологического обезжелезивания
подземных вод / Н.А.Сафонов, Г.В.Русак // Подготовка воды для хозяйственно-питьевых целей,
ЛИСИ. — 1984. — С.162—167.
Czekalla, C., Quantitative Removal of Iron and Manganese by Microorganisms in Rapid
Sand Filters (In Situ Investigations) / C. Czekalla, W. Mevius, H. Hanert // Water Supply. — 1985.
— vol. 3. — Berlin “B’. — Pp. 111—123.
Seppänen H. Experiences of Biological iron and manganese removal in Finland. /
H.Seppänen // Proc. IWEM ann. Sym. — 1991. — № 15(1). — P. 9—11.
Mouchet, P. From Conventional to Biological Removal of Iron and Manganese in France/ P.
Mouchet. // Journal of the American Water Works Association. — 1992 – vol. 84. — № 4. — P.
—167.
Квартенко А. Н. Использование закрепленной микрофлоры для очистки подземных под
с высокой концентрацией железа : дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : спец.
23.04 / А.Н. Квартенко. — Ровно, — 1997. — 180 с.
Tamura T. Iron and manganese removal by iron bacteria in groundwater/ T. Tamura, T.
Tsunai, Y. Ishimaru, A.Nakata // Suido Kyokai Zasshi (J. Japan Water Works Assoc.). — 1999. — №
— P.1—13.
Mencha M. N. Ferrobacteria in water supply systems with underground water sources. / M.N.
Mencha // Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika. — 2006. — № 7. — P. 25—32.
Zhurba M.G. Biochemical deironing and demanganation of underground water / M.G.Zhurba,
Zh.M. Govorova., A.N.Kvartenko, O. B. Govorov // Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika. —
— no. 9. — Part 2. — Pp. 17—23.
Говоров О.Б. Безреагентное кондиционирование железосодержащих подземных вод на
биореакторах – фильтрах: дис. кандидата техн. наук: 05.23.04 спец. «Водоснабжение,
канализация, строительные системы охраны водных ресурсов» О. Б. Говоров– Вологда,
Вологодский государственный технический университет. — 2007. — 179 с.
Букреева В.Ю. Сорбция коллоидных соединений оксидов железа и марганца с
помощью железобактерий на песчаных загрузках очистных сооружений водоподъемных
станций. / В.Ю. Букреева, М.Ю., Грабович, А.Т. Епринцев, Г.А.Дубинина // Сорбционные и
хроматографические процессы. — 2009. — Т. 9. Вып. 4. С. 506—514.
Очищення природної води на пінополістирольних фільтрах: [Монографія під
загальною редакцією В.О.Орлова] / В.О.Орлов, С.Ю.Мартинов, А.М.Орлова та ін..]. — Рівне:
Видавничий центр НУВГП, — 2012. — 171с.
Мартинов С. Ю. Знезалізнення води на пінополістирольних фільтрах із зростаючим
шаром завислого осаду: Дис. канд. техн. наук: 05.23.04 / Рівненський держ. технічний ун-т. —
Рівне, 2001. – 153 арк. С. Ю. Мартинов — Рівне, — 2001. — 153с.
Мартинов С. Ю. Розвиток науково-технологічних засад знезалізнення підземних вод
для питних потреб / С. Ю. Мартинов, В. О. Орлов // Проблеми водопостачання, водовідведення
та гідравліки. Науково-технічний збірник. — 2014. — К. : КНУБА. — Випуск 24. — С. 180—
Дубинина Г.А. Биология железобактерий и их роль в образовании железо-марганцевых
руд : автореф. на присвоение науч. степени докт. биологических наук: спец. 03.02.03 / Г.А.
Дубинина. — Москва. — 1977. — 64с.
Сорокина А. Ю. Новые нейтрофильные литотрофные железобактерии и их участие в
окислении железа в водных экосистемах: автореф. дис. кандидата биологических наук: спец.
02.03 / А. Ю. Сорокина. [ИНМИ РАН]. — Москва, 2012. — 26 с.
Askerniia A. A. Microbiological aspects of natural underground water deironing and
demanganation/ A. A. Askerniia, A. Iu.Sorokina, G.A.Dubinina// Vodosnabzhenie i Sanitarnaia
Tekhnika. — 2014. — №12. — P. 14—21.
Заварзин Г.А. Литотрофные микроорганизмы / Г.А. Заварзин // Москва. Наука. —1972.
— 330 с.
Tanimoto, K. Suido Kyokai Zasshi / K. Tanimoto // J. Japan Water Works Assoc. – 1952. —
№ 213. — P.19—21.
Fujikawa Y. Biological filtration using iron bacteria for simultaneous removal of
arsenic, iron, manganese and ammonia: Application to waterworks facilities in Japan and developing
countries // Y. Fujikawa, M. Sugahara, T. Hamasaki, D.Yoneda, A.Minami, Y. Sugimoto, H. Iwasaki
// J. Human Environ. Studies. — 2010. — № 9. — p. 261—276
Hasselbarth, U. Removal of iron and Manganese from Groundwater by Microorganisms/ U.
Hasselbarth, D. Ludemann// Water Trmt. @ Exam. — 1973. — № 22. — P.1—62.
Hasselbarth, U. Die Biologische Enteisenung und Entmanganung/ U. Hasselbarth, D.
Ludemann// Vom Wasser — 1971— № 38. — P. 233.
Hettler J.P. Une Station de Defferrisation Biologiqui / J.P Hettler// TSN. — L Eau. — 1982.
— 481 p.
Williams P. Biological iron and manganese removal as a viable alternative for groundwater
treatment/ P. Williams// Environmental Science & Engineering, www.esemag.com. — 2002.
Vandenabeele J. Influence of nitrate on manganese removing microbial consortia from
sand filters / J.Vandenabeele, de Beer D., R. Germonpré, R. Van de Sande, W. Verstraete // Water
Res. — 1995. — № 29. — P.579—587.
Zhurba M.G. Studies and experience of introducing innovative texnologies of ground water
conditioning / M.G.Zhurba, O.B. Govorov Zh.M. Govorova., A.N.Kvartenko, // Vodosnabzhenie i
Sanitarnaia Tekhnika. — 2014. — no. 9. — Pp. 38—49.
Du Toit G. Biological filtration for sustainable treatment of groundwater with high iron
content — a case study // G. du Toit, H. Blignaut, B. Theunissen, J. Briggs// Water SA. — 2014.
Cameron I. New frontier — biological iron and manganese removal from drinking water / I.
Cameron, F. Bourgine // International Congress on Local Government Engineering and Public Works:
Incorporating the 10th National Local Government Engineering Conference, Sydney, Australia, 22-26
August 1999 — 110 p.
Hatva, T. Treatment of Groundwater with Slow Sand Filtration / T. Hatva// Water
Science and Technology. — 1988. — vol. 20. — no. 3. — P. 141—147.
Seppanen, H.T. Experiences of Biological Iron and Manganese Removal in Finland/ H.T.
Seppanen// Institution of Water and Environmental Management Journal. — 1992 — vol. 6. —
no. 3. — P. 333—341.
Bourgine, F. Biological Processes at Saints Hill Water-Treatment Plant, Kent / F.
Bourgine, M. Gennery, J.I. Chapman, H. Kerai, J.G.Green, R.J. Rap, S. Ellis, C. Gaumard // J.
IWEM. — 1994, 8 August. — Р. 379—392.
Viswanathan, M. Biological Removal of Iron from Groundwater/ M.Viswanathan, B.
Boettcher // J. Wat. Sci Tech. — 1991. — vol. 23. — Kyoto. — P. 1437—1446.
Mouchet P. Biological Filtration for Iron and Manganese Removal: Some Case Studies
// WQTC 95 (AWWA) New Orleans LA Nov. — 1995. — р . 12—16.
Самопромывающиеся водоочистые установки (технология, конструкции и расчет):
[Монография под общей редакцией Н.А. Сафонова/ Н.А.Сафонов, А.Н. Квартенко,
А.Н.Сафонов] — Ровно, Издательство РДГУ,— 2000. —156 с.
Sharma, S.K. Biological iron removal from groundwater / S.K. Sharma, B. Petrusevski, J.C.
Schippers // Water Supply. — 2005. — no. 54(4): p. 239—247.
Søgaard, G.E. Conditions and rates of biotic and abiotic iron precipitation in selected
Danish freshwater plants and microscopic analysis of precipitate morphology / G.E. Søgaard, R.
Medenwaldt, J.V. Abraham-Peskir // Water Research. — 2000. — no. 34(10). — p. 2675—2682.
Kennedy C. B., Hydrothermal phase stabilization of 2-line ferrihydrite by bacteria/ C.B
Kennedy, S.D. Scott, F.G Ferris // Chem. Geol. – 2004. — 212, 269—277.
Chana Clara S. Iron oxyhydroxide mineralization on microbial extracellular polysaccharides
/ Clara S. Chana, Sirine C. Fakra, David C. Edwards, David Emerson, Jillian F. Banfield // Geochimica
et Cosmochimica Acta 73. – 2009. — р. 3807—3818.
Хомутецька Т.П. Знезалізнення підземних вод біологічним методом на установках з
волокнисто-пінополістирольними фільтрами /Т.М. Хомутецька // Проблеми водопостачання,
водовідведення та гідравліки. Науково-технічний збірник. Київ: КНУБА. — 2010. — Випуск 14.
с.22—33.
Nesterova M. Model biomimetic studies of templated growth and assembly of nanocrystalline
FeOOH // M. Nesterova, J.Moreau, J.F. Banfield // Geochim. Cosmochim. — 2003. — Acta 67. — p.
—1187.
Coe E.M. An investigation into the size of an iron dextran complex/ E.M. Coe, R.D.
Bereman, W.T. Monte// J. Inorg. Biochem. — 1995. — no. 60. — P. 149—153.
Thamdrup B. Magnetic studies of iron (III) nanoparticles in alginate polymer for drug
delivery applications/ B. Thamdrup // Advances in microbial ecology. Kluwer Academic IP lenum
Publishers, New York, — 2000. — Р. 41—84.
Tarasevich B. J. Nucleation and growth of oriented ceramic films onto organic interfaces /B.J.
Tarasevich, P.C. Rieke, J. Liu // Chem. Mat. — 1996. — no. 8. – P. 292—300.
Квартенко А.Н. Многопроцессая технология кондиционирования подземных вод
содержащих комплексоорганические и азот аммонийные соединения /А.Н.Квартенко//
Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки. Науково-технічний збірник. Київ:
КНУБА. — 2010. — Випуск 14. — С.42—55.
Пат. України № 107844, МКП (51). Спосіб очистки підземних вод від стійких форм
органічних та залізоорганічних сполук/ Квартенко О.М.; заявник та власник патенту Квартенко
О.М. — № заявки: a2013 02538; опубл. 25.02.15, Бюл. № 4.
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2020 О. М. Квартенко
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
The ownership of copyright remains with the Authors.
Authors may use their own material in other publications provided that the Journal is acknowledged as the original place of publication and National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” as the Publisher.
Authors are reminded that it is their responsibility to comply with copyright laws. It is essential to ensure that no part of the text or illustrations have appeared or are due to appear in other publications, without prior permission from the copyright holder.
WPT articles are published under Creative Commons licence:- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under CC BY-NC 4.0 that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal. The use of the material for commercial purposes is not permitted.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work.
