Modelling of Organo-Mineral Complexes in the System “Lime-Zeolite-Enzyme”  for Purifying Technically Polluted Water from Suspended Solids and Compacting Sediment

Sergii Guzii; Andriy Tovmachenko; Volodymyr Viter

doi:10.26906/znp.2025.65.4209

Автор(и)

Сергій Гузій Державна установа “Інститут геохімії навколишнього середовища” Національної академії наук України
Андрій Товмаченко Державна установа «Інститут геохімії навколишнього середовища» НАН України
Володимир Вітер Державна установа “Інститут геохімії навколишнього середовища” Національної академії наук України

DOI:

https://doi.org/10.26906/znp.2025.65.4209

Ключові слова:

технічно забруднена вода, зависі, каламутність/прозорість, осад, пластична міцність, математичні моделі, оптимізація, органо-мінеральний комплекс, ензим, цеоліт

Анотація

У статті представлено результати експериментально-статистичного моделювання по визначенню оптимальних складів органо-мінерального комплексів для очищення очищення технічно забруднених вод від зависі та ущільнення осаду накопичувальних ставків на звалищах твердих відходів під час їх рекультивації та реконструкції. Прозорість води з показником каламутності 1.55 NTU забезпечується при використанні органо-мінерального комплексу, що містить негашеного вапна в кількості 7.25-8.25%, цеоліту в кількості 2.5-3% і ензиму в кількості 7.5-8.25%. Осадження зависі у вигляді осаду з пластичною міцністю до 160 кПа на 28 добу витримки забезпечується при використанні органо-мінерального комплексу, що містить негашеного вапна в кількості від 30.63-35%, цеоліту в кількості від 0-3.75% і ензиму в кількості 0-1.25%.

Посилання

1. Hargreaves, J.A. (1999). Control of Clay Turbidity in Ponds, SRAC Publication, No. 460.

2. Hoess, R., Geist, J. (2021). Effect of fish pond drainage on turbidity, suspended solids, fine sediment deposition and nutrient concentration in receiving pearl mussel streams. Environmental Pollution, 274, 116520. doi:10.1016/j.envpol.2021.116520. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.116520

3. Thaxton, C. S., McLaughlin, R. A. (2005). Sediment capture effectiveness of various baffle types in a sediment retention pond. Transactions of the ASAE, 48(5): 1795−1802. doi: 48. 10.13031/2013.20013. DOI: https://doi.org/10.13031/2013.20013

4. Said, M. M., Msuya N. O. (2024). Effects of Coagulant Dosage, Particle Size, and Settling Time on Pond Water Treatment with Cactus Pads and Watermelon Seeds. Tanzania Journal of Science, 50(2), 253268. doi:10.4314/tjs.v50i2.7. DOI: https://doi.org/10.4314/tjs.v50i2.7

5. Wang, W., Li, C., Dong, Y. et al. (2022). Removal Performances of Turbidity, Organics, and NH+4 -N in a Modified Settling Tank with Rotating Biological Discs Used for Enhancing Drinking Water Purification. Water, 14, 4066. doi:10.3390/w14244066. DOI: https://doi.org/10.3390/w14244066

6. Kang, J. J., Vetter, J. W. and McLaughlin, R. A. (2018). Chemical Treatment to Reduce Turbidity in umped Construction Site Water. Journal of Environmental Engineering, 144 (12), 04018120-1- 04018120-7. doi: 10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001498. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001498

7. Yuan, Y., Zhang, T., Zhao, Y. et al. (2025). Innovative adaptation of coagulation-sedimentation-filtration process in lightly polluted urban rivers with seasonal high turbidity. Scientific Reports, 15, 20430. doi:10.1038/s41598-025-09223-4 . DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-09223-4

8. Igwegbe, Ch. A., Onukwuli, O. D. and Onyechi, P. Ch. (2019). Optimal Route for Turbidity removal from Aquaculture Wastewater by Electrocoagulation-flocculation process. Journal of Engineering and Applied Sciences, 15, 1, 99108.

9. Ersoy, B., Tosun, I., Günay, A. and Dikmen, S. (2009). Turbidity Removal from Wastewaters of Natural Stone Processing by Coagulation/Flocculation Methods. Clean-Soil, Air, Water, 37 (3), 225 – 232. doi:10.1002/CLEN.200800209. DOI: https://doi.org/10.1002/clen.200800209

10. Dubyniak, T., Mykulyk, P., Nevozhai, V., et al. (2024). Mathematical modeling of the clarifier performance for water coagulation. Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 117 (1), 2841. doi:10.33108/visnyk_tntu2025.01. DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2025.01.028

11. Mykhailenko, V. V., Kapustin, A. E. (2014). Technology for neutralising sedimentation tanks at solid waste landfills. Eastern European Journal of Advanced Technologies. Ecology, 5/10(65), 7–11.

12. Krushelnytskyi, D. A., Rashkevych, N. V., Ivanov, V. (2022). The importance of filtrate collection and management systems. Collection of abstracts from the International Scientific and Practical Conference ‘Problems of Emergency Situations’, 19 May 2022, Kharkiv, 26-27.

13. Gruchot, A., Kami´nska, K. and Wo´s A. (2025). The Effects of Lime and Cement Addition on the Compaction and Shear Strength Parameters of Silty Soils. Materials, 18, 974. doi:10.3390/ma18050974. DOI: https://doi.org/10.3390/ma18050974

14. Guzii, S., Klimenko, N. (2006). Investigation of the influence of enzymes on the physical and mechanical properties of building materials. IV International Water Forum Aqua – Ukraine, International Forum Environmental Technologies: Materials of scientific and practical conferences, 19-21 September 2006, Kyiv, 425430.

15. Kucherenko N.E. et al. (1988). Biochemistry: Textbook – Kyiv: Higher School: Publishing House of Kyiv University, 432.