Biológiai folyamatok modellezése ivóvízellátó rendszerekben
Modelling of biological processes in water distribution systems
Keywords:
biofilm, drinking water distribution system, biological model, logistic equation, convective-diffusive equationAbstract
The subject of this paper is to examine how microscopic organisms (such as bacteria, protozoans etc.) spread in water distribution systems. Modelling the microbiology and hydraulics of such systems aims to reveal the weak spots (where pathogens might accumulate) and possible development opportunities (e.g. optimise chlorination). In water distribution systems microorganisms are mostly located in structures called biofilms on pipes' walls. The model presented estimates the concentrations of microorganisms and nutrients using time-dependent convective-diffusive equations.
Kivonat
A tanulmány tárgya ivóvízellátó hálózatok biológiai viselkedésének feltárása – a csővezetékrendszerben előforduló mikroorganizmusok (baktériumok, protozoák stb.) terjedésének szempontjából. Ivóvízhálózatokban a mikroorganizmusok a csővezeték belső felületén kialakuló ún. biofilmben helyezkednek el és komplex kapcsolatban vannak a víztestben jelenlévő tápanyagokkal és mikroorganizmusokkal. A cikkben egy olyan biológiai modellt ismertetek, mely a víztestben és a biofilmben található mikroorganizmus- és tápanyagkoncentrációra ad becslést konvektív-diffúzív időfüggő egyenleteken keresztül.
References
M. R. Mattei és tsai. "Continuum and discrete approach in modeling biofilm development and structure: a review". Journal of Mathematical Biology 76.4 (2018), 945-1003. old. issn: 14321416. doi: 10.1007/s00285-017-1165-y.
M. Chakravarty, H. D. Singh és J. N. Baruah. "A kinetic model for microbial growth on liquid hydrocarbons". Biotechnology and Bioengineering 17.3 (1975), 399-412. old. issn: 10970290. doi: 10.1002/bit.260170308.
J Monod. "The Growth of Bacterial Cultures". Annual Review of Microbiology 3.1 (1949), 371-394. old. issn: 0066-4227. doi: 10.1146/annurev.mi.03.100149.002103.
S. Simkins és M. Alexander. "Models for mineralization kinetics with the variables of substrate concentration and population density." Applied and Environmental Microbiology 47.6 (1984), 1299-1306. old. issn: 00992240. doi: 10.1128/aem.47.6.1299-1306.1984.
O. Wanner és W. Gujer. "A multispecies biofilm model". Biotechnology and Bioengineering 28.3 (1986), 314-328. old. issn: 10970290. doi: 10.1002/bit.260280304.
F. Kargi. "Re-interpretation of the logistic equation for batch microbial growth in relation to Monod kinetics". Letters in Applied Microbiology 48.4 (2009), 398-401. old. issn: 02668254. doi: 10.1111/j.1472-765X.2008.02537.x.
P.F. Verhulst. "Recherches mathematiques sur la loi d'accroissement de la population". L'Academie Royale des Sci. Et Belles-Lettres de Bruxelles 18 (1844), 1-41. old.
Débora Cristina Vidal De Oliveira és tsai. "Ability of salmonella spp. to produce biofilm is dependent on temperature and surface material". Foodborne Pathogens and Disease 11.6 (2014), 478-483. old. issn: 15567125. doi: 10.1089/fpd.2013.1710.
