satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical Universitysat-813Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCIVIL AND INDUSTRIAL ENGINEERINGИССЛЕДОВАНИE ПРОЦЕССА БИОХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ОТ СЕРОВОДОРОДАINVESTIGATIONS ON BIOCHEMICAL PURIFICATION OF GROUND WATER FROM HYDROGEN SULFIDEСедлухоЮ. П.SedlukhoYu. P.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

yuri.sedlukho@gmail.comСтанкевичЮ. О.StankevichYu. O.

Аспирант

 

Graduate student

yuri.sedlukho@gmail.comБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201525052015025561Copyright © Седлухо Ю.П., Станкевич Ю.О., 20152015Седлухо Ю.П., Станкевич Ю.О.Sedlukho Y.P., Stankevich Y.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/813

Рассмотрены проблемы и особенности биохимического удаления сероводорода из подземных вод. Проведен анализ существующих методов очистки подземных вод от сероводорода, установлены недостатки их физико-химической очистки. При использовании аэрационных методов удаления сероводорода за счет его частичного химического окисления кислородом воздуха происходит образование коллоидной серы, придающей воде мутность и опалесценцию. Кроме этого, происходящее в процессе аэрации нарушение сульфидно-карбонатного равновесия в связи с десорбцией Н2S и СО2 часто приводит к зарастанию насадок дегазаторов образующимся СаСО3, что вызывает серьезные эксплуатационные трудности. Химические методы требуют сравнительно большого расхода, сложного реагентного хозяйства, складских помещений и транспортных расходов.

С точки зрения очистки сероводородсодержащих подземных вод, наибольший интерес вызывает биохимический метод. Сдерживающими факторами широкого применения этого метода являются его недостаточная изученность и необходимость проведения специальных изысканий для определения оптимальных технологических параметров при очистке подземных вод конкретного источника водоснабжения. В основе биохимических методов окисления соединений серы лежат естественные биологические процессы, обеспечивающие круговорот серы в природе. Двухстадийный механизм окисления сероводорода серобактериями (Beggiatoa) был установлен С. Н. Виноградским: на первой стадии сероводород окисляется до элементарной серы, которая в виде глобул накапливается в протоплазме, а на второй стадии при недостатке сероводорода серобактерии начинают окислять внутриклеточную серу до серной кислоты.

В статье приведены результаты технологических испытаний крупномасштабных пилотных установок биохимической очистки подземных вод от сероводорода в полупроизводственных условиях. Установлены зависимости изменения показателей качества воды по ступеням очистки при разных скоростях фильтрования.

The paper considers problems and features of biochemical removal of hydrogen sulfide from ground water. The analysis of existing methods for purification of ground water from hydrogen sulfide has been given in the paper. The paper has established shortcomings of physical and chemical purification of ground water. While using aeration methods for removal of hydrogen sulfide formation of colloidal sulfur that gives muddiness and opalescence to water occurs due to partial chemical air oxidation. In addition to this violation of sulfide-carbonate equilibrium taking place in the process of aeration due to desorption of H2S and CO2, often leads to clogging of degasifier nozzles with formed CaCO3 that causes serious operational problems. Chemical methods require relatively large flow of complex reagent facilities, storage facilities and transportation costs.

In terms of hydrogen sulfide ground water purification the greatest interest is given to the biochemical method. Factors deterring widespread application of the biochemical method is its insufficient previous investigation and necessity to execute special research in order to determine optimal process parameters while purifying groundwater of a particular water supply source. Biochemical methods for oxidation of sulfur compounds are based on natural biological processes that ensure natural sulfur cycle. S. Vinogradsky has established a two-stage mechanism for oxidation of hydrogen sulfide with sulfur bacteria (Beggiatoa). The first stage presupposes oxidation of hydrogen sulphide to elemental sulfur which is accumulating in the cytoplasm in the form of globules. During the second stage sulfur bacteria begin to oxidize intracellular sulfur to sulfuric acid due to shortage of hydrogen sulfide.

The paper provides the results of technological tests of large-scale pilot plants for biochemical purification of groundwater from hydrogen sulfide in semi-industrial conditions. Dependences of water quality change on purification phases with various filtration rate have been determined in the paper.

сероводородбиохимическое удалениебиореакторhydrogen sulfidebio-chemical removalbioreactorReferencesЯроцкий, Л. А. Основные закономерности образования и распространения вод СССР / Л. А. Яроцкий. – М.: Наука, 1960. – С. 141–168.Yarotsky, L. A. (1960). Main regularities in formation and distribution of water resources in the USSR. Moscow, Nauka, 141–168 (in Russian).Кудельский, А. В. Очерки по региональной гидрогеологии Беларуси / А. В. Кудельский ; НАН Беларуси, Институт природопользования. – Минск: Белар. навука, 2010. – 192 с.Kudelsky, A. V. (2010). Essays on regional hydrogeology in Belarus. Minsk, Belaruskaya navuka. 192 p. (in Russian).Вредные вещества в промышленности: справ. химиков, инженеров и врачей: в 3 т. / под ред. Н. В. Лазарева, Э. Н. Левиной. – М.: Госхимиздат, 1976. – Т. 2: Органические вещества. – 592 с.Lazarev, N.V., Levina, E. N. (1976) Hazardous substances in industry: reference book for chemists, engineers and physicians. Vol. 2: Organic substances. ?oscow, Goskhimizdat. 592 p. (in Russian).Алексин, О. А. Основы гидрохимии / О. А. Алексин. – Л.: Гидрометиоиздат, 1970. – 444 с.Alexin, O. A. (1970). Fundamentals of hydrochemistry. Leningrad, Gidrometioizdat. 444 p. (in Russian).Седлухо, Ю. П. Особенности биохимического удаления сероводорода из подземных вод / Ю. П. Седлухо, Ю. О. Станкевич // Актуальные проблемы градостроительства и благоустройства территорий: материалы VI Междунар. науч.-техн. конф., Кишинэу, 15–16 ноября 2012 г. / Тех. ун-т Молдовы; редкол. С. Калос. – Кишинэу, 2012. – С. 129–139.Sedlukho, Yu. P., Stankevich, Yu. O. (2012). Peculiar features in biochemical removal of hydrogen sulfide from underground water. Actual problems of urban planning and land improvement: Proceedings of VIth International Scientific and Technical Conference, Chisinau, November 15–16, 2012. Chisinau: Technical University of Moldova, 129–139 (in Russian).Дуров, С. А. Очистка питьевой воды от сероводорода / С. А. Дуров. – Ростов-на-Дону: РНИИАКХ, 1935. – 36 с.Durov, S. A. (1935). Hydrogen sulfide removal from drinkable water. Rostov on Don, RNIIAKKh. 36 p. (in Russian).Линевич, С. Н. Очистка природных и сточных сероводородных вод: учебное пособие/ С. Н. Линевич. – Новочеркасск: НПИ, 1979. – 56 с.Linevich, S. N. (1979). Purification of natural and sewage hydrogen sulfide water. Novocherkassk, NPI. 56 p. (in Russian).Кастальский, А. А. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения / А. А. Кастальский, Д. М. Минц. – М.: Высш. шк., 1962. – 560 с.Kastalsky, A. A., Mints, D. M. (1962). Preparation of water for potable and industrial water supply. Moscow, Vysshaya Shkola. 560 p. (in Russian).Кульский, Л. А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды (процессы и аппараты) / П. А. Кульский. – Киев: Навук. думка, 1971. – 564 с.Kulsky, L. A. (1971). Theoretical fundamentals and technology for water conditioning (processes and devices). Kiev, Navukova dumka. 564 p. (in Russian).Золотова, Е. Ф. Очистка воды от железа, фтора, марганца, сероводорода / Е. Ф. Золотова, Г. Ю. Асс. – М.: Стройиздат, 1975. – 176 с.Zolotova, E. F., ???, G. Yu. (1975). Purification of water from iron, fluorine, manganese, hydrogen sulfide. Moscow, Stroyizdat. 176 p. (in Russian).Технический справочник по обработке воды. Degremont: в 2 т. / под ред. М. И. Алексеева, В. Г. Иванова, А. М. Курганова, Г. П. Медведева, Б. Г. Мишукова, Ю. А. Феофанова, Л. И. Цветкова, Н. А. Черникова. – СПб.: Новый журнал, 2007. – Т. 2. – 920 с.Alekseev, M. I., Ivanov, V. G., Kurganov, A. M., Medvedev, G. P., Mishukov, B. G., Feofanov, Iu. A., Tsvetkov, L. I., Chernikov, N. A. (2007). Technical reference book for water treatment. Degremont. Vol. 2. Saint-Petersburg, Novy zhurnal. 920 p. (in Russian).Красильникова, Н. А. Жизнь растений: в 6 т. / Н. А. Красильникова; редкол. А. А. Федоров. – М.: Просвещение, 1974. – Т. 3: Бактерии и актиномицеты. – 840 с.Krasilnikova, N. A., Fedorov, ?. ?. (1974). Plant life. Vol. 3: Bacteria and actinomycetes Moscow, Prosveshchenie. 840 p. (in Russian).Виноградский, С. Н. Микробиология почвы: проблемы и методы. Пятьдесят лет исследований / С. Н. Виноградский. – М.: Изд-во АН СССР, 1952. – 792 с.Vinogradsky, S. N. (1952). Microbiology of soil: problems and methods. Fifty years of research. Moscow, Publishing House of Academy of Sciences USSR. 792 p. (in Russian).Плешаков, В. Д. Удаление сероводорода из артезианских вод / В. Д. Плешаков. – М.: Изд-во МКХ РСФСР, 1956. – 44 с.Pleshakov, V. D. (1956). Removal of hydrogen sulfide from artesian water. Moscow, Publishing House MKKh RSFSR. 44 p. (in Russian).Калабина, М. М. Биологическая очистка грунтовых вод / М. М. Калабина, Н. П. Лебедева. – М.: Изд-во ВНИИ ВОДГЕО, 1960. – 56 с.Kalabina, M. M., Lebedeva, N. P. (1960). Biological purification of ground water. Moscow, Publishing House VNII VODGEO. 56 p. (in Russian).Клячко, В. А. Очистка от сероводорода природных и сточных вод / В. А Клячко, Г. Ю. Асс, О. Л. Левентон // Водоснабжение и санитарная техника. – 1973. – № 10. – С. 4–6.Kliachko, V. A., ?ss, G. Yu., Leventon, O. L. (1973). Hydrogen sulfide removal from natural and sewage water. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika [Water supply and sanitary engineering], 10, 4–6 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.