Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 7
1.1. Адсорбционный метод очистки сточных вод 7
1.1.1. Общие сведения 7
1.1.2. Основные закономерности адсорбции из бинарных 9
Растворов
1.2. Адсорбция и биологическое окисление фенола в растворах 14
1.2.1. Физико-химические свойства фенола. Особенности Адсорбции фенола на активном угле
1.2.2. Особенности процесса биологической деструкции фенола 17
1.3. Адсорбция и биологическое окисление синтетических Поверхностно-активных веществ в растворах
1.3.1. Свойства, классификация и коллоидно-химические 21
Свойства водных растворов синтетических поверхностно активных веществ (ПАВ)
1.3.2. Особенности процесса адсорбции синтетических пав на активированном угле
1.3.3. Биологическая деструкция синтетических пав 23
1.4. Биосорбционный метод - успешное сочетание биологического окисления и физической адсорбции в процессе извлечения загрязнений из сточной воды
1.4.1. Рост биопленки на твердом носителе постановка задачи исследования 44
ГЛАВА 2. Исследование кинетики адсорбции и десорбции фенола и полиэтиленоксида (ПЭО) на активированном угле
2.1. Методика получения и анализ кинетических зависимостей построение изотерм адсорбции фенола, ПЭО
2.2. Кинетика адсорбции и десорбции фенола 48
2.3. Кинетика адсорбции и десорбции ПЭО 5 9
2.4. Кинетика адсорбции фенола в смеси с ПЭО 68
ГЛАВА 3. Исследование закономерностей развития биопленки и 71 особенностей образования внеклеточных полимерных веществ штаммом sphingomonas sp. LI 38
3.1. Условия инокулирования и дальнейшего культивирования 72
штамма Sphingomonas sp. LI38
3.2. Описание лабораторной установки 74
3.3. Описание устройства и принципов работы системного Комплекса конфокального лазерного сканирующего Электронного микроскопа (clsm)
3.3.1. Методика получения серий изображений биопленки 78
3.3.2. Методика получения изображений внеклеточных 79
Полимерных веществ в составе биопленки
3.3.3. Обработка полученных изображений
3.4. Закономерности развития биопленки и влияние скорости потока на ее рост в проточном канале
3.4.1. Инициирование роста биопленки
3.4.2. Обработка полученных результатов 91
3.4.3. Результаты анализа изображений при различных скоростях потока жидкости в проточном канале
3.4.4. Закономерности образования внеклеточных полимерных веществ
3.4.5. Выводы
3.5. Математическое моделирование роста биопленки в 104 проточном канале
ГЛАВА 4. Исследование динамики удаления фенола и по полиэтиленоксида из модельного бинарного раствора в биосорбционном реакторе эрлифтного типа
4.1. Описание экспериментальной установки и методики по проведения исследований
4.2. Динамика удаления смеси фенола и пэо из модельного 115
Раствора
4.3. Оценка состояния активного угля в биосорбере 123
Выводы 126
Список использованной литературы
- Адсорбция и биологическое окисление фенола в растворах
- Кинетика адсорбции и десорбции ПЭО
- Описание устройства и принципов работы системного Комплекса конфокального лазерного сканирующего Электронного микроскопа (clsm)
- Динамика удаления смеси фенола и пэо из модельного
Адсорбция и биологическое окисление фенола в растворах
Помимо различий в энергии взаимодействия молекул компонентов раствора с адсорбентом, на результат адсорбции влияет энергия взаимодействия молекул растворенного вещества с молекулами растворителя, т.е. энергия гидратации органических молекул в водном растворе, в общем виде проявляющаяся прежде всего в растворимости вещества в воде.
Величина растворимости определяет итог взаимодействия молекул вещества с водой: чем больше растворимость вещества, тем больше его взаимодействие с водой и тем меньше величина адсорбции этого вещества.
Взаимодействие молекул растворенного вещества и воды с адсорбентом определяется как структурой адсорбируемых молекул, так и химической природой поверхности адсорбента. В первом приближении можно считать, что при адсорбции из растворов поверхность адсорбента, находящегося в контакте с раствором, всегда полностью занята молекулами компонентов раствора, т.е. относительная степень заполнения поверхности раздела фаз всегда равна единице и не зависит от концентрации раствора. В адсорбционном слое происходит лишь перераспределение молекул компонентов раствора в соответствии с энергией их взаимодействия с адсорбентом. Отношение концентраций молекул органического вещества в адсорбционном слое и в равновесном растворе характеризует избирательность адсорбции этого вещества из водного раствора /4/.
Исследуя закономерности процесса адсорбции отдельных приоритетных примесей сточных вод, следует учитывать многокомпонентность их состава. Процессы переноса в смесях обладают рядом принципиальных особенностей в сравнении с переносом индивидуальных веществ, что связано с особенностями протекания процессов диффузии в таких системах 151.
Адсорбция смеси веществ обусловлена взаимным влиянием системы адсорбент - адсорбат. Первые сообщения по адсорбции смеси были сделаны в работе Фрейндлиха и Мазиуса /6/, в которой сформулированы основные правила вытеснения. Показано, что оба компонента в смеси адсорбируются меньше, чем каждый компонент в отдельности, причем из смеси преимущественно адсорбируется тот компонент, который сильнее адсорбируется из своего индивидуального раствора. При очень большой разнице в адсорбируемости может практически полностью прекратиться поглощение слабо адсорбируемого компонента 111.
Изучение адсорбции смесей на примере ароматических кислот из водных растворов показало, что все исследованные кислоты не только адсорбируются избирательно из смесей с салициловой и сульфосалициловой кислотами, но их адсорбция в присутствии этих кислот заметно усиливается по сравнению с адсорбцией из индивидуальных водных растворов /8-10/. По мнению авторов, в данном случае на явление адсорбции накладывается прежде всего эффект влияния степени ионизации, определяющий активность молекул слабых электролитов в растворе /11,12/.
В работе /8/ на примере адсорбции смеси органических кислот с анилином показано, что взаимное вытеснение компонентов наблюдается лишь в области насыщения, а при малых степенях заполнения адсорбционной фазы адсорбция компонентов протекает независимо. Помимо адсорбируемости, степени диссоциации, степени заполнения на взаимное вытеснение молекул оказывает влияние отношения концентраций компонентов смеси в растворе /13/.
Значительное количество специальных работ посвящено теоретическому описанию закономерностей адсорбции из бинарных смесей /14-20/. В этих работах рассматриваются варианты совместной адсорбции веществ в жидкой фазе (карбоновая кислота - ароматический углеводород; пропиловый -бутиловый спирты; смеси фенола, п-нитрофенола, п-нитроанилина, нитробензола и алифатических кислот: масляной, валериановой, адипиновой, лимонной и т.д. в различных комбинациях) на самых разных адсорбционных материалах (микропористые адсорбенты на углеродной основе, полимеры, природные и полусинтетические материалы).
Для моделирования адсорбционного равновесия смесей веществ в настоящее время используется несколько подходов: методы, основанные на использовании данных об индивидуальных изотермах адсорбции /21-23/, расчет изотерм по эмпирическим зависимостям /24/ и общий подход, использующий данные об изотермах адсорбции индивидуальных веществ и эмпирические параметры, учитывающие взаимное влияние компонентов при адсорбции в смеси /25-27/.
В работе /19/ использован подход, предполагающий вычисление парциальных изотерм адсорбции компонентов смеси на основании данных о свойствах адсорбента и индивидуальных веществ. Также в работе К. Радке и Дж. Прауснитца /21/ на основании допущения об идеальности адсорбированного раствора была предложена методика расчета адсорбционного равновесия смеси по данным об адсорбции чистых компонентов.
Еще один интересный подход основан на том, что в первом приближении адсорбция смеси некоторых органических веществ может быть охарактеризована одной суммарной изотермой /28-30/. В работе /31/ был проведен детальный анализ вида такой изотермы адсорбции смеси веществ, характеризуемых одной общей концентрацией компонентов (рис. 1.2).
Здесь сложная смесь веществ представлена в виде смеси трех условных компонентов - неадсорбирующегося, слабоадсорбирующегося и сильноадсорбирующегося. Изотерму адсорбции смеси веществ измеряли при постоянной концентрации раствора, варьируя навеску активного угля. Для полученной изотермы характерны три зоны.
Если при добавлении значительного количества адсорбента отсутствует уменьшение общей концентрации веществ, то эта зона концентраций (А) связана с неадсорбирующейся частью смеси. Концентрация неадсорбирующихся компонентов определяется экстраполяцией изотермы на ось ординат. Вторую зону (В) можно выделить в области начальных концентраций веществ во внешнем растворе, т.е. при малых дозах угля. В этой области наклон общей изотермы более крутой, чем наклон изотерм отдельных веществ. Этот факт, по-видимому, связан с сильной конкурентной адсорбцией при высоких концентрациях компонентов смеси. Третья зона (Б) отражает однокомпонентное поведение слабоадсорбирующихся веществ.
Кинетика адсорбции и десорбции ПЭО
Скорость адсорбции ПЭО на угле СКТ-3 оказывается довольно значительной; в результате этого состояние системы, близкое к равновесному, достигается по прошествии 4-6 часов от начала процесса. Скорость адсорбции изменяется от 70 (за 1-й час) до 30 (за период 6 часов) мг ПЭО / ч для 2г угля и от 10 (за 1-й час) до 15 (за период 7 часов) мг фенола / ч для 0,2г угля, и, таким образом, сопоставима с таковой для адсорбции фенола.
Увеличение энергии адсорбции при мицеллообразовании в растворах ПАВ приводит к усилению адсорбции при концентрации раствора, равной критической концентрации мицеллообразования (ККМ), вследствие чего кривая изотермы адсорбционного равновесия приобретает ступенчатую форму, что и наблюдается на графиках. Даже относительно небольшая ассоциация растворенных веществ вызывает появление перегибов на кривых изотерм адсорбции. В случае ступенчатых изотерм адсорбции, для описания каждой из ступеней может быть использовано уравнение изотермы Лэнгмюра /52/. Пористая структура адсорбентов существенно влияет на условия формирования адсорбционной фазы /22/. При адсорбции больших молекул или их ассоциатов далеко не все виды пор оказываются доступны. При повышении концентрации раствора до ККМ супермикропоры, доступные для неассоциированных молекул ПАВ, оказываются недоступными для их мицелл. Лишь на поверхности достаточно широких мезопор формируются трехмерные ассоциаты с равновесным фактором ассоциации. На поверхности более узких пор ассоциация ограничена их сечением, а в микропорах возможна лишь двумерная ассоциация молекул ПАВ.
Именно характеристика угля СКТ-3, как адсорбента, содержащего в основном микропоры и - в меньшей степени - субмикропоры и переходные поры, является причиной невысокой величины удельной адсорбции ПЭО -около 20-25 мг/г угля, несмотря на то, что взаимодействие адсорбент-адсорбат в данном случае достаточно велико, о чем говорит выпуклая форма изотерм на начальном участке.
Дальнейшее резкое снижение величин удельной адсорбции в области высоких равновесных концентраций связано, по-видимому, с тем обстоятельством, что значительное количество ПЭО находится в мицеллярной форме. После того, как концентрация раствора превышает ККМЬ удельная адсорбция уменьшатся (изотерма проходит через максимум), поскольку помимо одиночных молекул из раствора адсорбируются и целые мицеллы. В этом случае увеличение фактора ассоциации с ростом концентрации раствора приводит к тому, что все меньшая доля объема пор активного угля будет доступной для адсорбирующихся ассоциатов. Мицеллы, адсорбируясь в относительно узких участках субмикропор и переходных пор, перекрывают часть адсорбционного объема пор угля. Уменьшение доступного объема пор приводит к падению удельной адсорбции после достижения максимума.
Анализ многочисленных результатов, полученных как в России, так и за рубежом, позволяет сделать вывод, что при изучении адсорбционных свойств различных соединений сложной химической природы, к которым относятся и СПАВ, необходимо учитывать условия существования молекул извлекаемых веществ в водном растворе, т.е. степень ионизации, ассоциацию, присутствие других соединений в реальной многокомпонентной системе. Как будет показано в дальнейшем, особенности адсорбции ПЭО (как в области низких, так и в области высоких равновесных концентраций) оказывают существенное влияние на адсорбцию других веществ, даже обладающих значительным преимуществом в отношении величины их удельной адсорбции.
Далее были проведены эксперименты по изучению процесса десорбции ПЭО с поверхности угля. Характер адсорбции этого вещества позволяет заранее предположить, что процесс десорбции не будет испытывать сколько-нибудь значительных затруднений.
Первый эксперимент этой серии проводился при следующих начальных условиях предшествующей адсорбции:
После окончания адсорбционного периода раствор ПЭО заменили дистиллированной водой. Кинетику десорбции измеряли за период в 24 часа. Результаты представлены нарис. 2.9.
Кривая десорбции демонстрирует крайне неравновесный характер этого процесса. Скорость десорбции очень велика, как и ожидалось исходя из адсорбции ПЭО в поровом пространстве, не способном прочно удерживать молекулы ПЭО, как это происходит в микропорах с фенолом. Так, уже в течение 1-го получаса от начала процесса, была достигнута равновесная концентрация, близкая к начальной. В дальнейшем она последовательно уменьшалась вплоть до значений 40 мг/дм3. Это позволяет говорить о том, что резкий скачкообразный переход вещества с угля в раствор в начальный период был вызван очень высоким градиентом концентраций, который наряду с потенциальной возможностью десорбции практически всего адсорбированного вещества послужил причиной того, что концентрация в растворе оказалась гораздо выше равновесной.
Второй эксперимент был направлен на изучение адсорбции ПЭО в области высоких начальных концентраций и состоял из адсорбционного эксперимента (Со ПЭО=1000 мг/дм3) и последующей десорбционной стадии. Полученная изотерма адсорбции ПЭО представлена нарис. 2.10.
Начальный ее участок внешне схож с изотермами, полученными для Со=100 мг/дм . Однако дальнейший ход кривой подтверждает отмеченную выше закономерность, согласно которой адсорбция СПАВ сильно зависит от их агрегатного состояния в растворе. Подтверждением этому служит дальнейший ход кривой, демонстрирующий увеличение величины удельной адсорбции ПЭО до значения 60 мг/г угля и даже более. Здесь мы вправе предположить, что такое увеличение удельной адсорбции связано, собственно, не столько с процессом адсорбции, сколько с полимолекулярной ассоциацией молекул и мицелл ПЭО на внешней поверхности гранул активного угля /52/.
На рис. 2.11 представлены результаты, полученные в ходе процесса десорбции, в сравнении с данными, рассчитанными для условия полной обратимости процесса десорбции. Из рис. 2.11 видно, что, как и в случае малой начальной концентрации ПЭО, наблюдаем, в целом, высокую степень обратимости процесса адсорбции. Однако процесс десорбции осложнен здесь наличием значительного количества ассоциатов ПЭО на поверхности угля. Поэтому некоторое снижение уровня десорбции по сравнению с расчетным в области средних значений равновесных концентраций может быть связано с не вполне обратимым характером процесса обратного перехода от ассоциатов к мицеллам и молекулам, или же установлением более прочных связей между поверхностью угля и ассоциатами ПЭО по сравнению с молекулами и мицеллами.
Описание устройства и принципов работы системного Комплекса конфокального лазерного сканирующего Электронного микроскопа (clsm)
Для большей наглядности все изображения серии были обработаны с помощью фильтра "median" с параметром апертуры 13 и далее конвертированы в бинарные.
Диапазон скоростей потока варьировался от минимального (0,1 дм3/ч) до максимального (20 дм /ч) значения, что соответствует значениям критерия Рейнольдса от 9 до 1700. Таким образом, структура потока соответствовала ламинарному режиму.
Первая серия изображений в каждом случае была получена спустя 24 часа после внесения плотной суспензии в проточный канал. Для этого выбирался один из 4-х потоков, и производилось сканирование по вышеописанной схеме. Во время сканирования данный поток отсекался от системы зажимами, а поскольку при этом та же нагрузка приходилась теперь уже только на три канала, то исходная локальная скорость протока в отдельных каналах восстанавливалась с помощью байпаса на основном насосе. Еще через 24 часа (48 часов от начала) производилось сканирование 2-го потока, через 72 часа - 3-го и, наконец, спустя 96 часов - последнего 4-го канала. Такая методика основана на допущении, согласно которому развитие биопленки во всех четырех каналах имеет сходный характер без существенных локальных отклонений. 3.3.2. Методика получения изображений внеклеточных полимерных веществ в составе биопленки
После получения серий изображений собственно биопленки проводилось изучение выделяемых ею внеклеточных полимерных веществ, находящихся внутри слоя клеток, а также на поверхности биопленки. Для этого использовался специфический агент "Конкавалин А" (вещество на основе тетраметилродамина, Molecular Probes, Oregon USA), который в присутствии фосфатного буфера (PBS) образует с внеклеточными полимерами окрашенный комплекс. 10 мг "Конкавалина А" разбавляли 2 см PBS (рН = 6.8). Далее 300 мкл полученного таким образом рабочего раствора смешивали с 1200 мкл PBS. После этого смесь центрифугировали в течение 5 мин при 5000 об/мин для удаления нерастворенного седимента.
Полученная смесь медленно подавалась в проточный канал до полного замещения культуральной жидкости. Окрашивание происходило в течение 15 минут без доступа света, после чего производилась промывка канала исходным раствором PBS. Далее производили детектирование внеклеточных полимеров в диапазоне длин волн, на котором собственно биопленка не флюоресцирует. 3.3.3. Обработка полученных изображений
Полученные на CLSM серии изображений обрабатывали с использованием программного продукта Leica QUIN /119/, системы, предназначенной для предварительного улучшения, морфологической трансформации цветных и бинарных изображений, с возможностью их дальнейшего количественного анализа (только бинарных) и проведения разнообразных измерений и арифметических операций. Система Leica QUIN позволяет организовать серийную обработку изображений с использованием макросов, основанных на оригинальном языке данной программы.
Поскольку наличие в проточном канале поступающих из ферментера свободноплавающих микроорганизмов оказывается недостаточным условием для начала формирования в нем биопленки, то по истечении определенного времени, необходимого для развития инокулята в ферментере, производилось дополнительное внесение плотной суспензии микроорганизмов непосредственно в проточный канал с помощью шприца через силиконовый шланг. На период этой операции каждый из четырех потоков перекрывался на выходе с помощью зажимов, и прежняя скорость протока постепенно восстанавливалась только по прошествии некоторого времени, за которое происходила седиментация микроорганизмов на внутренней поверхности нижнего покровного стекла. Часть микроорганизмов, оставшаяся в закрепленном состоянии после восстановления первоначальной скорости протока, составляла, таким образом, основу для последующего развития биопленки в канале. 3.4.2. Обработка полученных результатов
В результате обработки были получены таблицы данных, характеризующих величину доли площади, занимаемой биопленкой по отношению к общей площади изображения. В дальнейшем были получены сначала графики для каждого из восьми доменов для всех трех областей канала (рис. 3.5 а-м), затем графики значений, усредненных по всем доменам каждой из областей (рис. 3.6 а-ж), и, наконец, результирующие графики, характеризующие накопительную функцию роста биопленки и образования внеклеточных полимеров по всей высоте биопленки в зависимости от времени от начала процесса и от скорости потока в канале (рис. 3.7 а, б, в).
Динамика удаления смеси фенола и пэо из модельного
В результате обработки всего массива полученной информации был сделан следующий вывод: для данных, характеризующих изменение накопительной функции биопленки по времени для различных скоростей потока в канале, отмечается некоторая цикличность в развитии биопленки, характер и амплитуда которой, однако, были различными (рис. 3.7.(а)).
Оказалось, что биопленка успешно растет не только при малых, но и при высоких скоростях потока, причем если успешный рост при низкой скорости потока, определяется в основном практическим отсутствием в потоке серьезных срезающих сил, то при высоких скоростях потока причиной успешного роста биопленки следует считать увеличение скорости диффузии субстрата и кислорода в биопленку, обеспечивающее адекватное увеличение в образовании внеклеточных полимеров, играющих роль наполнителя для растущей биопленки, причем в данном случае можно допустить, что поток оказывал на биопленку стимулирующее воздействие.
Основополагающим механизмом, определяющим результат влияния потока на биопленку, по-видимому, следует считать последовательное фенотипически обусловленное развитие новых поколений микробных клеток с новыми свойствами как реакцию на воздействие срезающих сил.
Под биопленкой понималась совокупность клеток микроорганизмов и внеклеточных полимерных веществ. С учетом того, что удалось экспериментально дифференцировать развитие клеток и накопление ВПВ на твердой поверхности, оказалось возможным изучение закономерностей образования обоих компонентов биопленки. Результаты экспериментальных наблюдений следует считать достоверными как качественно, так и количественно по следующим причинам: использовались селективные методы анализа веществ и клеток (см. п.п. 3.3.1,3.3.2); для анализа были привлечены современные технические средства (конфокальный лазерный электронный сканирующий микроскоп CLSM, см. п. 3.3), позволяющие контролировать полимерные (биополимерные) объекты на молекулярном (клеточном) уровне; обработка результатов анализа проводилась автоматизированно, с привлечением современных аппаратных (компьютерных) и программных средств.
Для изучения закономерностей роста биопленки на твердой поверхности была разработана математическая модель, описывающая кинетику и динамику роста микробных клеток и образования и накопления ВПВ.
При разработке математической модели были приняты следующие допущения: 1. Микробный рост и образование ВПВ происходит только за счет одного субстрата, равномерно распределенного в объеме питательной среды, характеристики которой также одинаковы во всем объеме (активная реакция среды, концентрация растворенного кислорода, температура и др.). 2. Кинетика потребления углеродного субстрата микроорганизмами подчиняется зависимостям Моно либо Герберта с учетом отмирания клеток, включенных в биопленку. 3. Рост и формирование биопленки лимитированы только субстратом. 4. Весь субстрат, неиспользованный на нужды клетки - для конструктивного и/или энергетического клеточного обмена (Sover), участвует в образовании ВПВ.
С учетом принятых допущений математическая модель для описания кинетики роста биопленки выглядит в виде системы дифференциальных уравнений следующего вида: потребление субстрата для конструктивного и энергетического клеточного обмена Susec/ изменение количества субстрата, неиспользованного на нужды клетки dSover
Здесь: /лтах - максимальная удельная скорость роста микроорганизмов, ч"1; Kd (decay-распад) - удельная скорость отмирания клеток, ч" ; Квпв - максимальная удельная скорость образования ВПВ, ч" ; кт - константа полунасыщения по микробному росту, г/дм 5; к„ - константа полунасыщения по образованию ВПВ, г/дм ; Yx/s - экономический коэффициент по клеточной биомассе; dBIJB -количество ВПВ (Extracellular Polymer Substances - ВПВ); dBF - количество (масса) биопленки (BioFilm - биопленка); Rx - скорость образования микробных клеток, г/дмч; Rs - скорость разбавления субстрата, г/дм ч; RBnB - скорость образования ВПВ, г/дм3ч;
Динамическая модель роста биопленки и образования ВПВ представляет собой систему балансовых уравнений: Концентрация субстрата Sin в биопленке принималась на уровне 10 % от начальной концентрации в ферментере (2 г/дм) с учетом процессов его транспорта в биопленку из объема питательной среды, а также из-за его преимущественного потребления в ферментаторе. Размерности количеств (концентраций) накопленных микробных клеток, ВПВ и суммарно биопленки определялись согласно методик, описанных в разделах З.1., 3.3.2., и представляли собой накопительную функцию роста биопленки и образования внеклеточных полимеров по всей высоте биопленки.
В динамике рост биопленки описывается с учетом скорости протока питательной среды - скорости разбавления F, а концентрация субстрата в текущий момент времени определяется как В ходе математического моделирования идентифицировались константы модели /лтах, кт, Kj, Квпв, kn, Yx/s- В качестве целевой функции выступал минимум суммы среднеквадратичных отклонений экспериментальных значений количества клеточной биомассы X и внеклеточных полимеров ВПВ от их расчетных значений.
Диапазоны изменения значений идентифицируемых констант задавались следующими: 0,001 тах , 0,4; 0,001 km 0,2; Kd 0,0001; Квпв 0,001; 0,001 0,1;0,5 7да 0,5.
Исходные данные для решения модели являлись: количества микробных клеток X, внеклеточных полимеров ВПВ и биопленки BF, в начальный момент времени равные нулю; концентрация субстрата S, в начальный момент времени равная 0,2 г/дм3.
Система обыкновенных дифференциальных уравнений (3.1) - (3.5) решалась методом Рунге-Кутта, реализованного в рабочей книге табличного процессора EXCEL для Windows. Идентификация констант модели проводилась с помощью процедуры "Поиск решения". Для идентификации был использован метод Ньютона для предельного числа итераций, равного 100, с относительной погрешностью вычислений 10" . В результате идентификации констант модели с учетом использования зависимостей микробного роста Моно и Герберта значения целевой функции оказались малыми в обоих случаях (0,0129 и 0,000595 соответственно). В дальнейших расчетах была принята модель Герберта. Использование модели Герберта для описания микробного роста обосновано не только математическим критерием - меньшим значением целевой функции, но и биологическими закономерностями: при развитии биопленки в областях, удаленных от ее внешней поверхности, практически всегда часть микробных клеток отмирает по причинам, связанным с субстратным и кислородным голоданием. Найденные значения параметров модели представлены в табл. 3.2.
Похожие диссертации на Закономерности роста биопленки и адсорбции двухкомпонентного субстрата в биосорбционном процессе очистки сточных вод
