УДК 504.4.062.2
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОБОСНОВАННАЯ АКТИВАЦИЯ БИОЦИДНОЙ ОБРАБОТКИ ПРИРОДНОЙ ВОДЫ ОЗОНОМ
А. И. Ажгиревич, к. т. н.,
зам. первого вице-президента Союза машиностроителей России, info@ecoregion.ru
Присущие озону недостатки, в частности отсутствие бактерицидного последействия, могут быть нейтрализованы таким дезинфектантом, как серебро. Однако не указываются ни оптимальные концентрации ионов серебра, ни место ввода последних, что весьма важно с экономической точки зрения. Полученные результаты с достаточно высокой достоверностью (80—90 %) указывают на появление синергетического эффекта, благодаря которому введение малых доз ионов серебра в озонированную воду ускоряет и углубляет процесс обеззараживания.
Проведенные исследования показывают возможность снижения дозы озона, потребного для целей обеззараживания воды.
Shortcomings inherent in ozone, in particular lack of a bactericidal after-effect, can be neutralized by such disinfectant, as silver. However aren't specified neither optimum concentration of ions of silver, nor a place of input of the last that is very important from the economic point of view. The received results with rather high reliability (80—90 %) point to emergence of syn-ergetic effect thanks to which introduction of small doses of ions of silver in the ozonized water accelerates and deepens disinfecting process.
The conducted researches show possibility of decrease in a dose of ozone, potrebny for water disinfecting.
Ключевые слова: водоочистка, озон, ионы серебра.
Keywords: watertreatment, ozone, silver ions.
Для определения оптимальных концентраций ионов серебра и места их ввода проводились следующие эксперименты. Кварцевый реактор заполняли суспензией микроорганизмов Е.соН с концентрацией 107 кл/см3, далее в него подавали озоновоздушную смесь из лабораторной установки со скоростью 1 л/мин. Производительность по озону составила около 0,1 г/ч. Концентрацию поглощенного озона в воде определяли по разности его концентраций на входе смеси и на выходе из реактора. По расчетам при температуре 20 ± 1 °С она составила 0,16 мг/мин. Подачу озоновоздушной смеси прекращали по достижении остаточной концентрации озона в воде 0,5—0,55 мг/л. Микробиологический контроль проводили в 4-кратной повторности. Предварительно определяли индивидуальную активность озона и Ag+ (0,01 мг/л). После этого вводили раствор Ag2SO4 из расчета достижения концентрации 0,01 мг Ag+/л.
Согласно полученным результатам (табл. 1) индивидуальная активность Ag+ с концентрацией в пять раз менее ПДК заметно уступает озону на протяжении всего времени. В случае комбинирования озона и ионов серебра наблюдалось явление существенного повышения глубины инактивации по сравнению с воздействием только озона: в среднем на порядок, что позволяет говорить о возникновении синергетического эффекта.
Полученные результаты с достаточно высокой достоверностью (80—90 %) указывают на появление синерге-тического эффекта, благодаря которому введение малых доз ионов серебра в озонированную воду ускоряет и углубляет процесс обеззараживания.
Таблица 1
Сравнительная (по параметру СТ) активность дезинфектантов, взятых индивидуально и в комбинации
Дезинфектант Значения параметра СТ при глубине обеззараживания, %
90 99 99,9 99,99 99,999
Ионы серебра Озон Их комбинация** 0,05 0,5 0,75 0,18 1,0 1,5 0,28' 2,5 2,1 10,0 17,5
* Получены при помощи экстраполяции. ** В расчете на количество озона 0,5 мг/л.
Для определения практической целесообразности сочетания озонирования воды с ее последующим «осеребрением», позволяющего, по нашему мнению, решить задачу полного или частичного отказа от хлорирования на последней стадии подготовки питьевой воды, нами были проведены специальные исследования. Их методика заключалась в следующем.
Предварительно стерилизованную кипячением природную воду р. Аксай инфицировали тест-объектами из расчета 103 кл/л. Далее воду подвергали воздействию озона в течение 20 мин, при этом остаточное содержание озона составляло 0,5 мг/л, а коли-индекс < 3 кл/л. Через 2 ч, когда озон в воде аналитически уже не обнаруживался, воду разделили на 2 части. Первую подвергли обработке газообразным хлором до содержания остаточного хлора около 1,5 мг/л (обычная величина на входе в распределительную сеть водопровода), вторую обработали водным раствором свежеприготовленных (путем электролиза) ионов серебра (из расчета 0,005 мг Ag+/л). Анализы содержания микроорганизмов проводили через каждые сутки.
Вода, в которую введены ионы серебра, более активно противостоит повторному загрязнению (внешнему и внутреннему), чем вода, подвергнутая хлорированию. Поэтому возможна полная или частичная замена хлорирования на осеребрение в технологиях химико-биоцидной обработки воды, в которых озон используется в качестве основного окислителя.
Сочетание озона и ионов серебра (последние могут быть получены электролизом или растворением серебросодержащих солей) наиболее целесообразно, по нашему мнению, в условиях, например, жаркого климата, так как растворимость озона в воде снижается с ростом температуры.
Ранее было указано, что ионы меди по сравнению с ионами серебра оказываются более предпочтительными в тех случаях, когда вода содержит значительные количества анионов, с которыми Ag+ образует слабодиссоциирую-щие соли (например, с хлорид-ионами). В соответствии свышеизложенным представляет практический интерес изучение комбинации «озон — ионы меди».
Методика экспериментов была аналогичной предыдущим опытам с ионами серебра. N0 равно 105 кл/см3, концентрации ионов меди (из СиБ04 • 5Н2О) и озона составляли соответственно 0,25 и 0,5 мг/л, температура 20 °С.
Согласно полученным результатам введение малых количеств ионов меди (в несколько
Рис. 1. Антибактериальная устойчивость воды, прошедшая обработку: 1 — только озоном; 2 — озоном и ионным бактерицидом; 3 — бактериально безопасная вода (коли-индекс 3); 4 — озоном с последующим (через 2 ч) введением хлора
раз ниже их ПДК для питьевой воды) заметно, хотя и в меньшей степени, нежели ионы серебра, повышает уровень инактивации. Матема-тико-статистическая обработка опытных данных, выполненная согласно, вполне уверенно указывает на появление синергетического эффекта.
Основным недостатком озона как дезинфек-танта является отсутствие бактерицидного последействия. Этот недостаток, по нашему мнению, возможно устранить сочетанием с бактерицидной смесью (сухой).
На первом этапе изучалась возможность увеличения устойчивости воды, прошедшей обработку озоном (0,5 мг/л), ко внешнему бактериальному загрязнению. Для этого через 2 ч после обработки воды озоном, когда последний в воде уже аналитически не определяется, ее разделили на 3 части. Первая осталась на контроле, во вторую ввели бактерицидную смесь
+ 2+ из расчета 0,02 мг Ag /л и 0,5 мг Си2 /л.
Температура воды во всех опытах составляла 20 °С ± 0,2 °С, бактериологический анализ проводился через каждые сутки. В пробу воды, содержащей ионы серебра и меди, периодически через 1, 5 и 10 суток экспозиции вводили около 102 кл/л тест-микроорганизмов. Результаты испытаний представлены на рис. 1.
Вода, прошедшая озонирование, уже на вторые сутки хранения перешла через порог бактериальной безопасности (кривая 1), т. е. коли-индекс превысил 3. Напротив, вода с ионами серебра и меди приобрела высокую антибактериальную устойчивость: несмотря на ее периодическое заражение (инфицирование), введенные тест-микроорганизмы были довольно быстро инактивированы, и коли-индекс не превышал порог 3 в течение 14 суток испытаний (кривая 2).
Таким образом, можно сделать вывод о том, что сочетание озона с ионами серебра и меди (в концентрациях последних ниже ПДК) позволяет устранить вышеуказанный недостаток озона, а также исключить экологически опасный хлор как финишный дезинфектант, вводимый обычно после стадии озонирования. Об этом свидетельствует характер кривой 4, рис. 1. Доза хлора (1 мг/л), введенная в воду через
2 ч после озона, обеспечила воде устойчивость ко внешнему загрязнению только в течение
3 суток.
В других работах [1] указывалось на возможность повышения глубины обеззараживания воды озоном в случаях введения в нее ионов серебра (I) или меди (II). Учитывая обнаруженный нами синергетический эффект при
+ 2+
совместном использовании Ag и Си2 , представляло интерес исследование перспектив со-четанного действия озона и смеси указанных ионных дезинфектантов.
В реактор подавали озоно-воздушную смесь с тем, чтобы содержание озона в воде достигло 1 мг/л, после чего немедленно вносили водную суспензию тест-объектов (10' кл/л); далее периодически отбирали воду на анализ. Аналогично проводили опыты с ионным бактерици-
+ 2+ дом (0,02 мг Ag и 0,5 мг Си2 /л) для определения бактерицидной активности. Наконец, в тех же условиях изучали совместное действие озона и ионного бактерицида.
Температура воды составляла 19 ± 0,1 °С, остальные параметры также были оставлены прежними.
Из полученных данных следует, что в узком временном интервале (0—35 мин) бактерицидная активность ионной смеси заметно ниже, нежели у озона. В дальнейшем отставание становится менее выраженным. При этом обращает на себя внимание то обстоятельство, что активность озона в интервале 35—70 мин практически проявляется довольно слабо, глубина обеззараживания увеличивается незначительно. Это можно объяснить, по нашему мнению, снижением содержания озона в воде вследствие его разложения. Относительно со-четанного бактерицидного действия озоно-ионной смеси, ее позитивное проявление начинается со времени экспозиции 10 мин. При достижении времени экспозиции 35 мин число погибших микроорганизмов увеличивается почти на порядок по сравнению с действием только озона. По-видимому, это обусловлено усилением воздействия ионных бактерицидов с течением времени. Расчет параметра Т/Е с высокой достоверностью указывает на воз-
5 10 № 20 И » 35 40 45 50 55 М 65 ТА
£ НИИ
Рис. 2. Бактерицидная активность при 35 °С: 1 — озон (1 мг/л); 2 — смесь озона (0,7 мг/л) и ионов серебра (0,02 мг/л) и меди (0,5 мг/л)
никновение бактерицидного син
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.