Введение к работе
Диссертация посвящена анализу и разработке математических моделей кинетики микробиологических процессов, используемых при проектировании станций биологической очистки коммунальных сточных вод и переработки осадка
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В Ливийской Джамахирии коммунальное хозяйство сталкивается с широким кругом проблем, особенно в области водоснабжения и канализации. В настоящее время стоят задачи реконструкции систем канализации, очистки сточных вод, сброса очищенных сточных вод в море и переработки осадка. Решение таких задач требует наиболее полного использования международного опьпа. Различия климатических условий и сфер производственной деятельности населения требуют адаптации технологических и инженерных решений. Для решения этих задач широко используются методы математического моделирования с последующим экспериментальным определением параметров модели. Эти методы дают возможность выбирать оптимальные инженерные и технологические решения, устанавливать область допустимых значений технологических параметров.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследовать прогностические возможности математических моделей микробиологической кинетики, используемых для теоретического описания технологических процессов биологической очистки сточных вод и переработки осадка. Разработать математические модели, отражающие конкуренцию микроорганизмов за ресурсы.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Проанализированы допущения, приводящие к классическому уравнению микробиологической кинетики: уравнению Моно. Уравнение Моно и уравнение ингибирования потребления избытком субстрата построены, исходя из предположения об адсорбции и конкурентной адсорбции как лимитирующей стадии. Полученные уравнения исследованы с учетом метаболизма поддержания (эндогенного метаболизма). Проанализированы принципы построения уравнений микробиологической кинетики на основе квазихимических уравнений; показано, что уравнение кинетики второго порядка может представлять экспоненциальную и стационарную фазы развития культуры микроорганизмов. Методами качественной теории дифференциальных уравнений исследованы стационарные состояния хемостата для случаев представления удельной скорости роста биомассы и потребления субстрата в форме уравнений Моно, Тиссье, Мозера, Контуа и уравнения субстратного ингибирования; предложен критерий выбора уравнения для проектирования по экспериментальным данным. Разработаны и исследованы математические модели внутривидовой конкуренции за ресурсы; показано, что эти модели могут использоваться для изучения механизма микробиологических процессов.
РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СПетірСв» Ml*
І. — in—Ш—Я»!'
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ заключается в анализе допущений и применимости уравнений кинетики биотрансформации - уравнений Mono и ингибирования избьпком субстрата; определении критерия экспериментальной проверки применимости уравнений кинетики биотрансформации -Моно, Тиссье, Мозера и Контуа; разработке математических моделей внутривидовой конкуренции между микроорганизмами за пищевые ресурсы для исследования механизмов биотрансформации.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ: (1) обзор математических моделей, используемых для теоретического описания процессов микробиологической кинетики в сооружениях биологической очистки сточных вод и переработки осадка; (2) анализ допущений основных уравнений микробиологической кинетики; (3) уравнение конкурентной адсорбции, приводящее к описанию ингибирования избьпком субстратом; (4) анализ стационарных состояний хемостата для ряда уравнений микробиологической кинетики; (5) новые математические модели конкуренции между микроорганизмами за пищевые ресурсы.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы докладывались 8-й и 9-й международных научно-практических конференциях «Наука - сервису», соответственно, в 2003 и 2004 годах.
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследований опубликовано 4 статьи.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы. Объем диссертации составляет 145 страницы; он включает 109 страниц основного машинописного текста, 71 рисунок, 1 таблицу, выводы, список цитированной литературы и приложение.
