STUDY OF THE DECOLORIZATION PROCESS OF NATURAL WATERS USING THE METHOD OF OPTIMAL EXPERIMENTAL DESIGN
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2025-138-3-3-8Keywords:
water decolorization, optimal experimental design, coagulation, color, response surface, optimization of water treatment processesAbstract
Color is one of the fundamental indicators of natural water quality, reflecting the presence of organic matter, colloidal systems, and other dissolved or suspended impurities. High color intensity not only deteriorates the organoleptic properties of water but also indicates the presence of humic substances capable of forming toxic compounds during disinfection. Therefore, the development of effective methods for decolorizing natural waters remains a relevant task in modern water treatment. This study investigates the process of natural water decolorization using the method of optimal experimental design. Mathematical modeling and statistical analysis were applied to develop predictive models describing the efficiency of water decolorization by coagulation with preliminary ozonation. The approach enables the evaluation of complex interrelations among technological parameters and the identification of optimal operating conditions. The article details the criteria for selecting factors and response functions, as well as the procedure for conducting experimental studies. The study defines criteria for selecting an experimental design that minimizes the number of trials while maintaining statistical reliability. Based on a three-factor rotatable design, second-order regression equations were obtained, representing experimental-statistical models of water decolorization for technical water supply purposes. A statistical analysis of the adequacy of the developed models was carried out, demonstrating their high predictive capability. The developed models make it possible to forecast the efficiency of the decolorization process and optimize the technological parameters of water treatment to achieve maximum effect with minimal reagent costs.
References
Вершинин, В. И. Планирование и математическая обработка результатов химического эксперимента / В. И. Вершинин, Н. В. Перцев. – СПб. : Лань, 2017. – 236 с.
Кулакова, С. И. Организация и математическое планирование эксперимента : учебное пособие / С. И. Кулакова, Л. Е. Подлипенская, Д. А. Мельничук. – Алчевск : ДонГТИ, 2021. – 121 с.
Баркалов, С. А. Математическая модель оптимального распределения ресурсов в строительной сфере в условиях их дефицита / С. А. Баркалов, С. И. Моисеев, Е. А. Серебрякова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. – 2023. – Т. 23, № 1. – С. 89–99. – DOI: 10.14529/ctcr230108.
Новоженов, В. А. Математические методы оптимизации распределенных вычислений в гетерогенной среде / В. А. Новоженов, Т. Н. Романова // International Journal of Open Information Technologies. – 2025. – Т. 13, № 1. – С. 31–39.
Ануфриев, В. Н. Методы водоподготовки с использованием озонирования и сорбции / В. Н. Ануфриев, Г. А. Волкова // Инновационные технологии в водном, коммунальном хозяйстве и водном транспорте : материалы II респ. науч.-техн. конф., г. Минск, 28–29 апр. 2022 г. / БНТУ ; редкол.: С. В. Харитончик [и др.]. – Минск : БНТУ, 2022. – С. 96–101.
Повышение санитарно-гигиенической надежности в проектных решениях очистных сооружениях городских водопроводных станций : 05.11-19И.307 // РЖ 19И. Общие вопросы химической технологии. – 2005. – № 11.
Андреюк, С. В. Моделирование процессов подготовки воды для технического и питьевого водоснабжения / С. В. Андреюк, М. А. Таратенкова // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. – 2021. – № 2 (34). – С. 46–57. – DOI: 10.21869/2311-1518-2021-34-2-46-57.
Стукалин, А. В. Системный анализ двухступенчатой технологической схемы очистки воды / А. В. Стукалин, О. М. Шикульская, А. Ф. Сокольский // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. – 2023. – № 3 (45). – С. 109–114. – DOI: 10.52684/2312-3702-2023-45-3-109-114.
Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента : учебное пособие / Н. А. Спирин, В. В. Лавров, Л. А. Зайнуллин [и др.] ; под общ. ред. Н. А. Спирина. − Екатеринбург : УИНЦ, 2015. – 290 с.
Анисимова, Т. С. Применение современной теории эксперимента в образовании (многофакторный многомерный эксперимент в образовании) : монография / Т. С. Анисимова. – М. : Исслед. центр проблем кач-ва образования, 2002. – 199 с.
Андреюк, С. В. Математическое моделирование процессов коагуляционной обработки природных вод / С. В. Андреюк // Научные основы использования информационных технологий нового уровня и современные проблемы автоматизации : сб. науч. статей III Междунар. науч. конф., г. Ташкент, 20 нояб. 2024 г. / Белорусско-Узбекский совм. межотрасл. ин-т прикладных технических квалификаций. – Ташкент : Science and Innovation, 2024. – С. 400–404. – DOI: 10.5281/zenodo.14214286.
Маслак, А. А. Эксперимент в образовании как средство повышения его качества (многофакторный многомерный подход) : лекция-доклад / А. А. Маслак, Т. С. Анисимова. – М. : Исслед. центр проблем кач-ва подготовки спец-тов, 2001. – 66 с.
Ланге, Л. Р. Технологическое моделирование процесса водоподготовки / Л. Р. Ланге // Труды II Всероссийской науч.-практич. конф. с междунар. участием ; под общ. ред. А. Ю. Столбоушкина, Е. А. Алешиной, О. В. Матехиной, Е. А. Благиных. – Новокузнецк : Сибирский гос. индустриальный ун-т, 2019. – С. 312–314.
Барская, И. В. Технологическое моделирование процесса очистки воды от соединений железа / И. В. Барская, О. Д. Лукашевич // Вестник Томского гос. архитектурно-строит. ун-та. – 2008. – № 3 (20). – С. 175–180.
Моделирование ионного обмена на смесевом катионите Н+, Na+ в процессах водоподготовки / А. В. Клинов, А. И. Разинов, А. Е. Прокопович, Е. В. Саблин // Вестник технологич. ун-та. – 2025. – Т. 28, № 2. – С. 44–49. – DOI: 10.55421/1998-7072_2025_28_2_44.
Andreyuk, S. V. Study of methods for physico-chemical treatment of groundwater from nitrates / S. V. Andreyuk, М. V. Zan // Vestnik of Brest State Technical University. – 2023. – № 3 (132). – Р. 15–17.
Color, COD, and turbidity removal from surface water by using linseed and alum coagulants: optimization through response surface methodology / A. K. Husen, F. Bidira, E. A. Bekel [et al.] // Appl Water Sci. – 2024. – Vol. 14. – P. 203. – DOI: 10.1007/s13201-024-02240-0.
Житенев, Б. Н. Экспериментальные исследования удаления органических примесей природных вод коагулированием и каталитическим окислением в целях технического водоснабжения / Б. Н. Житенев, С. В. Андреюк // Вестник БрГТУ : Водохозяйственное строительство и теплоэнергетика. – 2012. – № 2. – С. 32–36.
Житенeв, Б. Н. Обесцвечивание поверхностных вод коагулированием с предварительным озонированием для производственного водоснабжения / Б. Н. Житенeв, М. А. Таратенкова // Вестник БрГТУ. Серия: Водохозяйственное строительство, теплоэнергетика и геоэкология. – 2016. – № 2. – С. 38–43.
Строкач, П. П. Экологический мониторинг качества воды реки Мухавец / П. П. Строкач, Н. П. Яловая, Ю. С. Яловая // Вестник БрГТУ. Серия: Водохозяйственное строительство и теплоэнергетика. – 2004. – № 2. – С. 60–61.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
The work is provided under the terms of Creative Commons public license Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0). This license allows an unlimited number of persons to reproduce and share the Licensed Material in all media and formats. Any use of the Licensed Material shall contain an identification of its Creator(s) and must be for non-commercial purposes only. Users may not prevent other individuals from taking any actions allowed by the license.
