ДЕЗАКТИВАЦИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ РАДИОАКТИВНЫЙ ФОСФОР, МЕТОДОМ КОНТАКТНОЙ КОАГУЛЯЦИИ Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

— -===5Уг —

ДЕЗАКТИВАЦИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ

РАДИОАКТИВНЫЙ ФОСФОР, МЕТОДОМ КОНТАКТНОЙ

КОАГУЛЯЦИИ

Старший научный сотрудник 3. Я. Горсдищер, научный сотрудник

Н. И. Машнвва

Из Института радиационной гигиены Министерства здравоохранения РСФСР

В связи с широким использованием радиоактивных веществ в различных отраслях народного хозяйства и в медицине не исключена возможность попадания их вместе со сточными водами в водоемы питьевого значения. Поэтому возникает необходимость изучения эффективности существующих водопроводных сооружений с точки зрения способности задерживать радиоактивные загрязнения.

В литературе [Ф. Г. Кротков, А. Н. Марей, М. К- Маркарян, Бэлл (Bell С.), Томас (Thomas), Штрауб (Straub), Гурш (Hursh) и др.] имеются указания относительно дезактивации воды, содержащей различные радиоактивные изотопы, методом коагуляции, отстаивания и фильтрации, т. е. методами, применяемыми обычно для улучшения качества воды на водопроводных станциях.

Известно, что эффект очистки воды зависит от ряда факторов: реакции воды, ее солевого состава, концентрации взвешенных веществ, характера и концентрации коагулянта, характера изотопа и др.

Коагуляция сернокислым глиноземом при подщелачивании едким натрием способна удалить 89% Cs144, 35% J31, 15% J131, 94% Р32 и др. Эффект коагуляции тем выше, чем выше щелочность воды. Елиассек (Eliassen), Кауфман (Kaufman), Незбит (Nesbil) и др. установили, что удаление Р11 и Р32 из воды с низкой щелочностью и небольшим количеством взвешенных веществ достигается коагуляцией квасцами с предварительным замутнением ее бентонитом и каолинитом.

На повышение эффекта дезактивации при коагуляции воды с предварительным замутнением ее глиной указывает также Лейси (Lacy). По его мнению, при коагуляции воды фосфорнокислым натрием (калием) с добавлением 100 мг/л глины удаляется не менее 80% С.ч144, 34% Р32, 29% J1S1. Кудгал (Qoodgal), Клойна (Qloyna), Каррит (Саг-rit) также считают, что наилучший эффект дезактивации отмечается при высоких показателях pH и при добавлении замутнителей. Известно, что, кроме глин, значительной сорбционной способностью обладают порошкообразные металлы, особенно железо, алюминий, а также активизированный уголь (Лейси).

Из вышеизложенного следует, что применяемая в практике водоснабжения коагуляция с последующим отстаиванием и фильтрацией в отдельных случаях довольно эффективна при дезактивации воды, содержащей радиоактивные вещества. Однако все авторы считают, что-для достижения удовлетворительных результатов необходимо значительнее повышение pH воды и предварительное искусственное замут-нение ее.

В настоящей работе излагаются предварительные результаты исследований по дезактивации воды новым методом—методом контактной коагуляции. В литературе нет указаний относительно применения

этого метода для дезактивации воды. Между тем метод контактной коагуляции, предложенный Академией коммунального хозяйства имени К. Д. Памфилова, находит все более широкое использование в практике очистки воды для питьевых и промышленных целей.

При коагуляции в свободном объеме (что имеет место на обычных очистных сооружениях) осветление воды происходит в результате укрупнения хлопьев А1(ОН)3 и их последующего осаждения в отстойниках. Сущность метода контактной коагуляции состоит в том, что находящиеся в обрабатываемой воде взвешенные и коллоидальные вещества под воздействием молекулярных сил сцепления, сближаясь с поверхностью зерен загрузки, прилипают к ним и к ранее прилипшим частицам. Коагуляция происходит непосредственно на самой поверхности зерен загрузки и в толще последней, а не в объеме золя, причем коагуляция в зернистом слое происходит почти мгновенно. При контактном методе коагуляции весь процесс очистки и осветления воды происходит в одном сооружении — контактном осветителе в отличие от обычной технологической схемы очистки воды, которая состоит из смесителя, камеры хлопьеобразования, отстойников или осветителей со взвешенным осадком и скорых фильтров.

Изучение эффективности работы контактных осветлителей при дезактивации воды, содержащей радиоактивные изотопы, проводили на двух модельных сооружениях, отличающихся друг от друга высотой фильтрующего слоя и спецификацией зерен загрузки. Исследования проводили при следующих условиях: 1) дезактивации подлежала вода, содержащая Р32 в 100 и 10Ö0 раз выше предельно допустимых концентраций; 2) обрабатываемая вода имела очень низкий щелочной резерв (0,34—0,4 мл Vю HCl), что ограничивало возможности варьирования дозами коагулянта; 3) кроме того, модели были загружены на '/з натуральной величины.

В качестве радиоактивного изотопа использовали широко применяемый в практике радиоактивный фосфор (Р32 с Емах—1,7 мэв) в виде фосфата натрия.

Обрабатываемая вода поступала во входную камеру. Туда же поступал раствор коагулянта (сернокислый глинозем). Из входной камеры вода, смешанная с коагулянтом, поступала в контактный осветлитель. После прохождения через загрузку снизу вверх осветленную воду отводили в сток.

Учитывая, что радиоактивные вещества по своей химической сущности аналогичны их стабильным изотопам, мы до начала экспериментов по дезактивации воды, содержащей Р32, провели несколько серий опытов по исследованию задерживающей способности контактных осветлителей в отношении стабильного фосфора. Фосфор определяли по методу Deniges. В результате исследований было установлено, что контактные осветлители задерживают до 95% стабильного фосфора.

Исследования по дезактивации воды, содержащей Р32, проводили в летне-осенний и зимний периоды, вначале с малыми концентрациями 3—7- 10—9 С/л, а затем с дозами в 10, 100 и 1000 раз больше. Скорость фильтрации на протяжении всех опытов была 5 м/час. Определение активности в пробах осветленной воды производили каждый час на установке Б-2 с торцовым счетчиком БФЛ-25. Полученные данные в импульсах в минуту на 1 л пересчитывали в абсолютные единицы радиоактивности — в кюри на 1 л.

На рис. 1 представлены результаты исследований по дезактивации воды, содержащей Р32 в концентрациях 5-Ю-8—6-Ю-8 С/л. На оси абсцисс показано время от начала цикла в часах, на оси ординат — снижение радиоактивности в процентах по отношению к радиоактивности исходной воды. Приведенные на рис. 1 данные показывают, что снижение радиоактивности в осветленной воде составляло 95—99%, начи-

ная с первого часа фильтрации. В таблице приводятся результаты по дезактивации воды различной степени загрязненности Р32. Все данные выражены в абсолютных единицах радиоактивности — в кюри на 1 л. В таблице показаны пределы колебаний из 3—4 серий опытов по каждой концентрации.

Из таблицы видно, что при дезактивации воды, содержащей Рзг в концентрациях 5-Ю-8—6 • 10-8 С/л, радиоактивность снижалась до 0,7-Ю-10 С/л. При дезактивации воды, содержащей Р32 в количестве в 80—81 раз выше предельно допустимой концентрации, радиоактивность снижалась почти до допустимых величин. Исключение составляет концентрация в 2-3 - 10~5С/л. В этом случае остаточная радиоактивность % в осветленной воде была выше пре- юо дельно допустимой концентрации. _ ? По-видимому, результаты могли „ № быть лучше, если бы высота загруз- ' ^ ки моделей соответствовала натур-

Рис. 1. Количество остаточного радиоактивного фосфора в осветленной воде.

Время от начала лронь/вки^внинута*)

-Опыт /

--Опыт 2

---ОпыглЗ

Рис. 2. Изменение радиоактивности промывных вод.

ным условиям. Для снижения остаточной радиоактивности до предельно допустимых концентраций достаточно подвергнуть воду повторной фильтрации через контактный осветлитель. На это указывают результаты наших исследований, приведенные в таблице.

На основании экспериментальных данных установлено также, что степень дезактивации зависит от величины зерен загрузки и высоты фильтрующего слоя. Кроме того, доказано, что одним из главных факторов, определяющих успешность дезактивации воды, является правильный выбор оптимальной дозы коагулянта и строгое соблюдение постоянства выбранной дозы на протяжении всего рабочего цикла. Отклонение от заданной дозы коагулянта снижало эффект дезакти вации.

С гигиенической точки зрения весьма важен вопрос об удалении радиоактивных веществ, адсорбированных па поверхности фильтрующей загрузки в течение рабочего цикла. Для решения его было поставлено несколько серий экспериментов по промывке сооружений. Интенсивность промывки была в пределах 13—14 л/м2/сек при продолжительности 8—15 минут. Определение радиоактивности в пробах промывных вод производили через определенные интервалы времени от начала промывки. Результаты исследований, представленные на рис. 2,

Эффект дезактивации осветленной питьевой воды, содержащей Р32

Наименование проб

4 • 10—•—6,5 • 10-«

Концентрация Р" в исходной возе (Сл)

5 ■ 10—•—6 10-»

8 . 10—'—8,1 • 10"

2,3 • 10"»

Осветленная вода

1,610 -9,0 10

1,7 10~ '-4,8 10"

1,7 10" '-2.4 10"

2,0 10" '-4,7 10"

2,1 10~ '-6,0 10"

2,4 10" '-3,8 10"

2,9 ю~ '-3,1 10"

1,6 10" '-3,2 10"

2,1 10" '-5,4 10"

0,58 0,65 2,6 0,94 2,2 1,7 2,7 2.2 0,7 1,7 1,3

„—9

10 -2,2

10 — ю"10-ю~,°-: ю~10-: ю-10—:

ю

—ю

1,7 2,1 2,1 2.6 2,6 1,4

10 10—0,52-10

ю"10-

ю-10-

„-ю

1,2 1,4 10 —МО

10 10' 10' 10" 10 10 10'

г9

-9

,-9

,-9

.-9

-9

„-9

10

—9

10 —9

—9

1,9-10 8 -3,0-Ю-8 2,8-Ю-8-3,0-Ю-8 3,0-Ю-8 —=3,4-10 8

2.2-Ю-8-2,8-10"8

2.3-Ю-8 -3,0-Ю-8

1.4-Ю-8 —1,9- Ю-8 1.4 -Ю-8 -1,45 -10"8 1,3-Ю-8 -1,43-Ю-8 1,0-Ю-8-0,85-Ю-8

2,310

—7

2,4 4,8 4,8 4,3 4,6

-7

I

—7

—7

—7

4,810

—7

I

—7

показывают, что основная масса загрязнений удаляется в течение первых 3 минут от начала промывки. По истечении 3 минут содержание Р32 в промывной воде не превышало предельно допустимой концентрации.

Таким образом, удаление радиоактивных осадков из толщи загрузки не представляет особых затруднений. Накопившийся в течение рабочего цикла гель, сорбировавший на себя Р32, может быть при наличии определенных условий разбавлен свежей водой и направлен в сток или собран и удален согласно существующим правилам.

Выводы

1. Дезактивация воды, содержащей Р32, происходит в результате сорбции радиоактивного изотопа на поверхности контактной массы. Значительная степень дезактивации воды, имевшая место в наших экспериментах, объясняется главным образом тем, что контактные осветлители обладают большой сорбционной способностью.

2. При дезактивации воды на контактных осветлителях основным сорбирующим агентом является гель гидроокиси металлов, накапливающийся в загрузке контактного осветлителя на протяжении всего рабочего цикла.

3. Преимущество метода контактного осветления заключается в принципиальной возможности дезактивации воды, содержащей Р32 в одном сооружении, в возможности получения высокого эффекта дезактивации без искусственного повышения pH и без применения каких-либо дополнительных реагентов (глин, порошкообразных металлов), что упрощает и удешевляет процесс дезактивации, не отражаясь на качестве воды.

4. Промывка контактных осветлителей обратным током воды с интенсивностью 13—14 л/м2/сек эффективно удаляет Р32, накопленный в контактных осветителях за один рабочий цикл.

В дальнейших исследованиях намечается экспериментально проверить эффективность дезактивации воды высокой активности посредством двух ступеней контактных осветлителей и дать сравнительную оценку метода дезактивации воды контактной коагуляцией и с исполь зованием обычной технологической схемы.

Л ИТЕРАТУРА

Кротков Ф. Р. Гигиенические вопросы противоатомной зашиты. М., 1955.— Марей А. Н. Санитапная охрана открытых водоемов от загрязнения радиоактивными веществами. М., 1958. — Маркарян М. К. Волоснабж. и сан. техника. 1957. № fi, стр. 39.— Bell С., Thomas H., J. Am Water Works Ass., 1954, v. 46, p. 973.— El iassen R., Kaufman W., Nesbitt J. a. oth.. Ib'd., 1951, v. 43, p. 615.— Hursch J., Ibid., 1954, v. 46, p. 43.—Good pal S., Gloyna E., Carritt D„ ibid., 1954, v. 46, p. 66. — S t r a u b C„ Nucleonics, 1952, v. 10, p. 40.

Поступила 27/IV 1939 r.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ОДЕЖДЫ

С. А. Клюгин, В. К. Кузьмина

Из Института гигиены труда и профессиональных заГолеваний АМН СССР и кафедры гигиены II Московского медицинского института имени Н. И. Пирогова

Величина теплопотерь и скорость охлаждения человека зависят не только от метеорологических условий среды, в которой человек находится, но в значительной степени и от теплозащитных свойств одеж-