Павлюх Л. І. Науково-методологічні засади технологій фіторемедіації стічних вод для підвищення екологічної безпеки інфраструктури водовідведення

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0524U000420

Облікова картка дисертації

0524U000420.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 21.06.01 - Екологічна безпека

12-12-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 26.880.01

Державний заклад "Державна екологічна академія післядипломної освіти та управління"

Анотація

Дисертацію присвячено вирішенню науково-прикладної проблеми підвищення екологічної безпеки інфраструктури водовідведення шляхом розроблення науково-методологічних засад екологічно безпечних технологій фіторемедіації муніципальних стічних вод в контексті повоєнної відбудови держави. У роботі проаналізовано сучасний стан та перспективи інноваційного розвитку методів та технологій поліпшення стану водного середовища. Виконане оцінювання концентрацій біогенних сполук у комунальних стічних водах. Обгрунтовано вибір теоретичних та експериментальних методів дослідження винзачення біогенних елементів у стоках. Досліджено метаболізм Ch. Vulgaris, Ch. Reinhardtii, O. Neglecta та E. Gracilis. За результатами проведених досліджень встановлено, що ефективність видалення нітритів (початкова концентрація 23 mg l−1), нітратів (початкова концентрація 9,3 mg l−1) та фосфатів (початкова концентрація 22,49 mg l−1) за участю Ch. Vulgaris складала; 82,6%; 78,55%; 30,9% відповідно. За результатами проведених досліджень встановлено, що ефективність видалення N-NH4+ з синтетичних стічних вод за участю Ch. reinhardtii складає 49-63%, водночас P-PO43– – 6-18 % (в залежності від вихідної концентрації поживних речовин). Отже, Ch. reinhardtii, перш за все, є перспективним видом мікроводоростей для видалення амонійного азоту зі стічних вод. Культура O. neglecta проявляла чутливість до надмірно високих концентрацій N-NH4+ (90-140 mg l−1) та P-PO43– (26-90 mg l−1). Проте, ця мікроводорість характеризується високими показниками функціональної активності, а також високою ефективністю видалення як амонійного азоту (60-61%), так і фосфору фосфатів (43-55%) при вихідних їхніх концентраціях 30-50 mg l−1 та 7-14 mg l−1 відповідно. Встановлено, що Euglena gracilis, характеризується резистентністю до високих концентрацій азоту та фосфору. Експериментально доведено здатність Euglena gracilis упродовж 7 діб практично повністю вилучати амонійний азот та фосфор фосфатів з досліджуваних стічних вод. Виконане математичне моделювання фіторемедіаційних процесів. Досліджено особливості використання математичних моделей взаємодії мікроводоростей з біогенними забрудненнями типу «хижак-жертва». Розроблено та апробовано математичні моделі взаємодії мікроводоростей з біогенними елементами та оцінено ефективність використання мікроводоростей у процесах фіторемедіації стічних вод. Виконаний аналіз сучасних підходів до організації комунальної інфраструктури на засадах екобезпечності та встановлено низку проблем, пов’язаних з неефективністю, зношеністю та застарілістю обладнання комунальних об’єктів. На основі критичного аналізу сучасних підходів організації комунальної інфраструктури розроблена модель відбудови водоочисних споруд на засадах екобезпеченості. Обґрунтована перспективність розвитку фіторемедіаційних технологій в контексті повоєнної відбудови держави. Проаналізовано різні конструкції фотобіореакторів та запропоновано власні для підвищення ефективності культивування біомаси з одночасним очищенням стічних вод, забруднених біогенними сполуками. Розроблено методологічні основи прийняття рішень при підготовленні організаційно-технічних заходів відновлення інфраструктури водовідведення в умовах післявоєнної відбудови країни на підставах екобезпечності. Сформовано систему цільових показників, на основі якої запропоновано організаційно-цільову модель та алгоритм впровадження організаційно-технічних заходів відбудови інфраструктури водовідведення. Розроблено організаційну модель впровадження методу фіторемедіації стічних вод у технологічний процес очищення в межах організації інфраструктури на засадах екобезпечності. Розроблено та запропоновано методику оцінювання перспективного рівня екологічної безпеки та перспективних результатів управління екологічною безпекою відновленої інфраструктури з використанням методів парних порівнянь та методів експертно-розрахункового оцінювання. Запропоновано модель стратегічного управління відновленням інфраструктури, що визначає порядок стратегічного планування відновлення, порядок оцінювання перспективного рівня екологічної безпеки відбудованих чи відновлених об’єктів, порядок управління екологічною безпекою відновленої інфраструктури.

Читати повністю

Публікації

1. Shamanskyi S., Boichenko S., Pavliukh L. Estimated Efficiency of Biogenic Elements Removal from Waste Water in the Ideal Displacement Photobioreactor. In: Zaporozhets A., Artemchuk V. (eds) Systems, Decision and Control in Energy II. Studies in Systems, Decision and Control. 2021. Vol. 346. Springer, Cham. P. 347- 361. https://doi.org/10.1007/978-3-030-69189-9_21 (Scopus)

2. Shamanskyi Sergii, Boichenko Sergii, Nezbrytska Inna, Pavliukh Lesia. Cultivating of microalgae in wastewaters for biofuel and fertilizer production. Chemmotological Aspects of Sustainable Development of Transport. Springer, 2022. P.81-99. https://doi.org/10.1007/978-3-031-06577-4 (Scopus)

3. Pavliukh L., Boichenko S., Onopa V., Tykhenko O., Topilnytskyi P., Romanchuk V., Samsin I. Resource potential for biogas production in Ukraine. Chemistry and chemical technology. 2019. Vol.13, No. 1. P.101-106. DOI: https://doi.org/10.23939/chcht13.01.101 (Scopus, Q3)

4. Iryna Matvieieva, Valentyna Groza, Lesia Pavliukh, Yurii Rudyak, Yousef Ibrahim Daradkeh. Information Model of Ecological Systems on the Basis of Reliability and Radiocapacity with Application of GIS Technologies. Proceedings of the International Workshop on Cyber Hygiene co-located with 1st International Conference on Cyber Hygiene and Conflict Management in Global Information Networks. 2019. Vol. 2654. P. 593-603. (Scopus)

5. Pavliukh, L., Shamanskyi, S., Boichenko, S. and Jaworski, A. Evaluation of the potential of commercial use of microalgae in the world and in Ukraine. Aircraft Engineering and Aerospace Technology. 2020. Vol. ahead-of-print No. ahead-of-print. https://doi.org/10.1108/AEAT-08-2020-0181. (Scopus, Q3)

6. Lesia Pavliukh, Sergii Shamanskyi, Roman Odarchenko, Oleh Zhelezniak, Andrii Tereshchenko. Information and mathematical model of wastewater treatment processes. Workshop on Information Technology and Mathematical Modeling for Environmental Safety. CEUR Workshop Proceedings. 2021. Vol. 3021. P. 189-196. (Scopus)

7. Shamanskyi, S., Boichenko, S., Khrutba, V., Barabash, O., Shkilniuk, I., Yakovlieva, A., Topilnyckyi, P., & Pavliukh, L. Improving the photobioreactor operation efficiency in the technological scheme of wastewater treatment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. 6, 10 (114), 6–15. https://doi.org/10.15587/1729- 4061.2021.248746 (Scopus, Q3)

8. Nezbrytska I., Shamanskyi S., Pavliukh L., Kharchenko G. Assessment of inorganic nitrogen and phosphorous compounds removal efficiency from different types of waste water using microalgae cultures. Oceanological and Hydrobiological Studies. 2022. Vol. 51 (1). P. 45-52. https://doi.org/10.26881/oahs-2022.1.05 (Scopus, Q3)

9. Nezbrytska I., Shamanskyi S., Pavliukh, L., Gorbunova Z. Application of Euglena gracilis in wastewater treatment processes. Biotechnologia. 2022. 103(4). P. 323– 330. https://doi.org/10.5114/bta.2022.120702 (Scopus, Q4).

10. Nezbrytska I., Shamanskyi S., Pavliukh L., Gorbunova Z., Horbachova O., Repeta V. (2024). Removal of Biogenic Compounds from Sewage Water in a Culture of Euglena Gracilis (EUGLENOPHYTA) In: Boichenko, S., Zaporozhets, A., Yakovlieva, A., Shkilniuk, I. (eds) Modern Technologies in Energy and Transport. Studies in Systems, Decision and Control. Springer, Cham., Vol 510. P. 179-193. https://doi.org/10.1007/978- 3-031-44351-0_9. (Scopus).

11. Павлюх Л. І. Удосконалення технології сорбційного очищення нафтомісних стоків на прикладі ДМА “Київ” (Жуляни). Нафтова та газова промисловість України. 2013. №1. С.46-48. (Фахове видання)

12. L. Pavliukh. Oil sorbents manufacturing from plant material for water reservoirs ecological improvement. Proceedings of the National Aviation University. 2013. No 1(54). P. 106-108. (Фахове видання)

13. Павлюх Л. І. Ефективність рослинних відходів для очищення нафтовмісних стічних вод. Наукоємні технології. 2013. № 1(17). С.108-110. https://doi.org/10.18372/2310-5461.17.4764 (Фахове видання)

14. Шаманський С. Й., Бойченко С. В., Павлюх Л. І. Моделювання масової та ліпідної продуктивності культивування мікроводоростей вумовах Київської області. Енергетика: економіка, технології, екологія, НТУУ “Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського”. 2017. №4. С.184–192. (Фахове видання)

15. S. Shamanskyi, S. Boichenko L. Pavliukh. Estimating of microalgae cultivation productivity for biofuel production in Ukraine conditions. Proceedings of the National Aviation University. 2018. №3 (76). P.67-77. https://doi.org/10.18372/2306- 1472.76.13161 (Фахове видання)

16. Павлюх Л.І., Черняк Л.М. Енергетичний та екологічний аспекти використання органічних відходів. Нафтогазова промисловість України. 2019. №1. С.35-39. (Фахове видання)

17. С. Бойченко, Л. Павлюх, І. Шкільнюк, А. Яковлєва, І. Матвєєва, А. Гудзь. Аналіз екологічних властивостей компонентів традиційних і альтернативних авіаційних бензинів. Наукоємні технології. 2019. Том 42, №2. С. 195-206. https://doi.org/10.18372/2310-5461.42.13752 (Фахове видання)

18. Pavliukh L.I., Syrotina I.O. Todorovych O.S. Strategy of exhaust municipal waste landfill recultivation. Proceedings of the National Aviation University. 2020. Vol. 82. No 1. P.64-72. https://doi.org/10.18372/2306-1472.82.14613 (Фахове видання)

19. Boichenko S. V., Pavliukh L., Shamansky S., Syrotina I., Todorovych O. Cascade Photobioreactor for Waste Water Treatment by Microalgae. Modern Management Review. 2020. Vol. XXV. No 27 (3). P. 17-29. (Фахове видання)

20. Shamanskyi S., Boichenko S., Pavliukh L. Wastewater treatment with bioconversion for motor fuel production. Science Rise. 2020. No 5(70). P. 66- 72. https://doi.org/10.21303/2313-8416.2020.001460 (Фахове видання)

21. Pavliukh, L. Perspectives of wastewater treatment by microalgae at an airport. Science-based technologies. Vol. 50. No 2. 2021. P.147-152. https://doi.org/ 10.18372/2310-5461.50.15693 (Фахове видання)

22. Lesia Pavliukh, Sergii Shamanskyi. A photobioreactor for micro-based wastewater treatment. Proceedings of the National Aviation University. 2021.Vol. 87 (2). P. 57-64. https://doi.org/10.18372/2306-1472.87.15721 (Фахове видання)

23. L. Pavliukh, S. Shamanskyi, О. Zaiats. A flat-parallel photobioreactor design fоr sewage water treatment. Science-based technologies. 2021.Vol. 51. No 3. P. 237-244. https://doi.org/10.18372/2310-5461.51.15689 (Фахове видання)

24. Lesia Pavliukh, Natalia Lialuk, Olena Horbachova. Assessment of biofuel production technologies from microalgae and organic waste. Science-based technologies. 2022.Vol. 54. No 5. P.155-162. https://doi.org/10.18372/2310-5461.54.16753 (Фахове видання)

25. Sergii Shamanskyi, Lesia Pavliukh, Olena Horbachova, Victor Repeta. Analysis of concentrations of biogenic compounds discharged into water bodies with municipal wastewater. Екологічна безпека та природокористування. 2022. Issue 44. No 4. P. 15-29. https://doi.org/10.32347/2411-4049.2022.4.15-29 (Фахове видання)

Читати повністю

Схожі дисертації

0524U000361

Кравченко Марина Василівна

Науково­технологічні основи використання зелених конструкцій для ефективного управління дощовими стоками в урбанізованому середовищі

0524U000246

Тимчук Іван Степанович

Науково-методологічні основи біологічної рекультивації та ремедіації із використанням техногенних органовмісних відходів.

0524U000024

Трус Інна Миколаївна

Створення наукових основ ресурсоефективних екологічно-безпечних технологій використання води у промисловості

0523U100250

Кордуба Ірина Богданівна

Науково-методологічні засади підвищення екологічної безпеки ядерної енергетики України в екстремальних умовах експлуатації.

0523U100106

Трач Юлія Петрівна

Наукові засади застосування відходів видобутку нерудних корисних копалин у заходах санації навколишнього середовища