Химия и химические технологии / 5. Фундаментальные

проблемы создания новых материалов и технологий

Безруких Н.С., Безруких А.Е.

ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск, Россия

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ОЗОНИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ БОРЬБЫ С СИНЕГНОЙНОЙ ПАЛОЧКОЙ ВОДНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ОБЪЕКТА

В настоящей работе приведен опыт применения локальной озонирующей установки для подготовки питьевой воды с целью доведения ее до параметров, соответствующих нормативам [1]. Исходной водой служит вода поверхностного источника. Наихудшее качество воды наблюдается в период весеннего паводка. Основные параметры этой воды приведены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели	Ед. измерений	Скважина	Норматив	Примечания
1. Цветность 2. рН 3. Мутность 4. Сухой остаток 5. Жесткость общая 6. Окисляемость перм. 7. Железо общее 8. Марганец 9. Нитраты 10. Сульфаты	градусы мг/л мг/л мг-экв/л мгО2/л мг/л мг/л мг/л мг/л	25 7,6 1,5 607 8,1 5,6 0,44 0,06 0,52 73,0	20 6,0…9,0 2,3 1000 7,0 5,0 0,3 0,1 45 500	Не соответствует Соответствует Соответствует Соответствует Не соответствует Не соответствует Не соответствует Соответствует Соответствует Соответствует

В соответствии с [2] был проведен микробиологический анализ воды. Данный анализ показал, что исходная вода содержит синегнойную бактерию. Обнаружение в питьевой воде патогенной синегнойной бактерии Pseudomonas aeruginosa является признаком ярко выраженного санитарно-эпидемиологического неблагополучия. Эта бактерия способна вызывать у людей с ослабленным иммунитетом тяжелые и весьма трудно поддающиеся антибиотикотерапии гнойные инфекции и наружные воспалительные процессы (отиты, коньюктивиты).

Таким образом, вода нуждается в осветлении, деферризации, умягчении, снижении содержания органических загрязнений и обеззараживании.

Для решения этой задачи была разработана и изготовлена озонирующая установка. Структурная схема этой установки приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Структурная схема озонирующей установки

Установка работает следующим образом. На первом этапе исходная вода подается на фильтр-деферризатор 1, где происходит ее очистка от железа, далее на фильтре-умягчителе 2 она умягчается. На следующем этапе вода подается в бак накопительный 4, откуда часть ее забирается циркуляционным насосом и озонируется в озонаторной установке 7, синтезирующей озон из кислорода, содержащегося в осушенном воздухе. Озонированная вода, насыщенная растворенным озоном снова поступает в бак 4, где перемешивается с основным потоком. Бак 4 снабжен датчиком окислительно-восстановительного потенциала (Eh) 5, сигнал с которого подается на контроллер 6. Контроллер 6 управляет работой озонаторной установки 7. Вода из бака насосной станцией 8 подается на фильтр 9, заполненный активным углем и далее подается на потребление.

Контроллер 6 настроен таким образом, что при малых значениях Eh он включает озонаторную установку, которая работает до достижения значения Eh=800 мВ, а затем ее отключает. После этого окислительно-восстановительный потенциал вследствие самораспада озона падает до значения Eh=750 мВ, после чего озонаторная установка снова включается.

По мере изменения параметра Eh из бака забирались пробы воды и, методом йодометрии измерялась концентрация растворенного озона в воде. Диаграмма изменения концентрации растворенного в воде озона приведена на рисунке 2.

Рис. 2. График временной зависимости концентрации растворенного озона

Из приведенного графика видно, что в установившемся режиме концентрация растворенного в воде озона колеблется в диапазоне 0,25…0,30 мг/л. Обработанная на озонирующей установке вода подвергалась химическому и микробиологическому анализам. Результаты химического анализа приведены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели	Ед. измерений	Скважина	Норматив	Примечания
1. Цветность 2. рН 3. Мутность 4. Сухой остаток 5. Жесткость общая 6. Окисляемость перманганатная 7. Железо общее 8. Марганец 9. Нитраты 10. Сульфаты	градусы мг/л мг/л мг-экв/л мгО2/л мг/л мг/л мг/л мг/л	5 8,0 н/о 430 3,5 0,8 0,1 н/о 0,52 73,0	20 6,0…9,0 2,3 1000 7,0 5,0 0,3 0,1 45 500	Соответствует Соответствует Соответствует Соответствует Соответствует Соответствует Соответствует Соответствует Соответствует Соответствует

Из таблицы 2 видно, что в результате обработки исходной воды поверхностного источника со значительной загрязненностью, ее химический состав приобрел качества, соответствующие СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода». Однако микробиологический анализ показал, что в воде, взятой из бака, наблюдается рост синегнойной палочки, т.е. вода, обработанная в таком режиме, не стала обеззараженной.

Была проведена модификация установки, в результате которой после фильтра 9 была добавлена ультрафиолетовая лампа типа «Sterilight» S2Q. Микробиологический анализ проб, взятых после озонирующей установки и ультрафиолетовой лампы, снова показал наличие синегнойной бактерии.

Далее была проведена вторая модификация установки. При этом ультрафиолетовая лампа была удалена, а в состав установки вместо осушителя воздуха был введен концентратор кислорода. В результате концентрация синтезируемого озонатором озона была повышена в четыре раза.

График зависимости Eh воды в баке от времени приведен на рисунке 3.

Рис. 3. Временная зависимость параметра Eh

Из данного графика видно, что до седьмой минуты окислительно-восстановительный потенциал обрабатываемой воды не изменяется. Это объясняется тем, что в этот период растворения озона в воде не происходит, весь поступающий озон идет на окисление легкоокисляемых как органических, так и неорганических веществ. После седьмой минуты и до семнадцатой минуты происходит процесс растворения озона в обрабатываемой воде, при этом окислительно-восстановительный потенциал возрастает до значения 1000 мВ, после чего вследствие включений и выключений озонаторной установки происходит колебание параметра Eh в диапазоне 950…1000 мВ.

Метод йодометрии показал, что концентрация растворенного озона в пробах воды составила при этих условиях С_оз=1,7…2,6 мг/л.

После второй модернизации установки многократный микробиологический анализ проб воды, взятых как в баке, так и на выходе установки, показал полное отсутствие бактериологического загрязнения.

Таким образом, выявилось, что кроме очень высокой полирезистентности к хлорсодержащим препаратам и ультрафиолетовому облучению синегнойная бактерия обладает устойчивостью к озону с концентрацией, которой обычно достаточно для устранения иных бактерий. Результаты исследований показали, что для полной очистки воды от синегнойной бактерии концентрация растворенного в воде озона должна составлять 1,7… 2,6 мг/л.

Литература:

1. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества: СанПиН 2.1.4.1074-01.

2. Санитарно-микробиологический и санитарно-паразитический анализ поверхностных водных объектов: Методические указания МУК 4.2.1884-04.

3. Грин, Н. Биология / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. – М.: Мир, 1990.- Т.1. - 367 с.