CC BY
56
© B.C. Шибуня, Л.Е. Саруханова, 2013
УДК 669.2.534
B.C. Шибуня, Л.Е. Саруханова
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ПРИ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИИ ВОДЫ ХЛОРИРОВАНИЕМ
Проведено исследование по обеззараживанию воды при ее обработке хлорированием и акустическими колебаниями.
Ключевые слова: кишечная палочка, общее микробное число, акустические колебания, газообразный хлор.
Известно, что одним из факторов, играющим роль в возникновении и распространении ряда инфекционных заболеваний служит вода, контаминированная патогенными микроорганизмами. Водным путем передаются кишечные инфекции, полиомиелит, ряд вирусных гепатитов, лептоспироз и др. По данным ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения) в странах третьего мира в 80 % случаев причиной эпидемий являются недостатки в системе питьевого водоснабжения. В большинстве индустриально развитых стран эпидемическая обстановка значительно лучше за счет того, что там осуществляется постоянный контроль за качеством и микробной чистотой воды и проводится ее дезинфекция с помощью различных методов и препаратов. Так, в Германии разрешено использовать газообразный хлор, гипохлориты натрия и кальция, диоксид хлора и озон [1]. В нашей стране в практике водоподготовки широко применяется метод обеззараживания воды хлорированием. Несомненным достоинством этого способа является его низкая стоимость по сравнению с озонированием и рядом других. Хлор оказывает бактерицидное действие на микроорганизмы.
Вместе с тем, хлорирование имеет ряд существенных недостатков. Применение газообразного хлора требует постоянного контроля за его дозировкой, так как недостаточная доза не обеспечивает полного обеззараживания, а избыточная - ухудшает вкусовые свойства и придает воде специфический неприятный запах. Что же касается воздействия хлора на микроорганизмы, то бактерицидный эффект он проявляет только по отношению к вегетативным формам после не менее чем 30 минутного контакта с обеззараживаемой водой. Споровые формы бактерий и вирусы сохраняют при этом жизнеспособность. Для их гибели необходим длительный контакт с большими дозами хлора. Газ обладает высокой токсичностью и необходимо соблюдать особые меры предосторожности при работе с ним. Склады хлора выносятся на большие расстояния, размещаются вдали от жилых построек, поскольку утечка этого газа при транспортировке и хранении может привести к загрязнению окружающей среды и даже вызвать экологические катастрофы. Выделяющийся из воды при ее обработке газообразный хлор представляет, в первую очередь, боль-
шую опасность для здоровья сотрудников, занимающихся обработкой воды. В связи с этим, необходимы поиски и разработка методов, которые смогли бы или устранить, или минимизировать недостатки хлорирования.
Целью настоящей работы явилась оценка качества обеззараживания питьевой воды с использованием акустических колебаний при хлорировании. Обработка воды проводилась с использованием генератора акустических колебаний (гидроакустического излучателя), предназначенного для интенсификации технологических процессов, протекающих в жидких средах. Гидроакустический излучатель способен создавать колебания в широком диапазоне частот 0,3-35 кГц с максимальной интенсивностью 1,5 -3,5 Вт/см2. Работа гидроакустического излучателя происходит следующим образом: обеззараживаемая вода под давлением 3-4 атм. по трубопроводу подается на входное сопло излучателя. Струя воды, сжимаясь и расширяясь попадает в резонаторные камеры, создавая в них разряжение, куда и затягивается реагент (в данном случае газообразный хлор). Далее струя воды с большой скоростью устремляется из выходного сопла в присоединенную воду, создавая в ней градиент скоростей и давлений и образуя упругие акустические колебания во всем объеме жидкости. В воде возникают «вторичные эффекты» (кавитация, пульсация, микро-макропотоки), которые приводят к равномерному распределению реагента по всему объему. Известно, что Воздействие акустических колебаний на микроорганизмы проявляется рядом изменений: нарушением внутриклеточного ионного обмена, нарушением поверхно-
стных структур клетки [2]. Эти воздействия не всегда приводят к гибели бактерий, но, благодаря им, реагенты легче проникают в клетки, повышается чувствительность микробов к дезинфицирующим реагентам, причем даже при небольшой их концентрации.
Материал и методы. Материалом для исследования служили пробы воды, взятые после обработки хлорированием, после обработки хлорированием с применением акустических колебаний. В качестве контроля использовали пробы «сырой» воды, взятые до обеззараживания. Определяли 2 показателя - общее микробное число и наличие колиформных бактерий (бактерий группы кишечной палочки - БГКП), которые являются санитарно-показательными бактериями для воды. Каждое исследование проводили в трех повторностях по общепринятым методикам (3). Для определения общего микробного числа готовили разведения в стерильной дистиллированной воде из каждой пробы 1:10 -1:107 и делали из 2 последних разведений посевы (по 1 мл) на 2 чашки Петри с МПА. Для определения количества БГКП посевы проб в объеме 1 мл производили на среду Эндо. Чашки с посевами инкубировали в термостате при 37 0С в течение 24 часов, после чего подсчитывали количество выросших колоний, определяли среднеарифметическое количество и умножали на разведение.
Результаты и обсуждение
Полученные результаты показали , что при хлорировании воды с одновременным воздействием акустических колебаний общее количество микроорганизмов в пробах снизилось на 2 порядка по сравнению с контро-
лем, количество колониеобразующих бактерий в 1 мл не составило от 28 до 33, что соответствует нормативам СанПиН 2.1.4.1074-01.94 (4). В данном случае акустические колебания, нарушающие, как известно, целостность поверхностных структур бактерий, вероятно, способствовали проникновению хлора внутрь клетки, который, как все галогены, способен повреждать белковые молекулы микроорганизмов. В воде, обработанной только хлором, по сравнению с контролем также наблюдалось значительное уменьшение колониебразую-щих единиц, но оно было несколько ниже, чем при сочетанной обработке хлором и акустическими колебаниями. Микробное число также соответствовало гигиеническим требованиям, предъявляемым к воде. Колиформные бактерии после такой обработки в 2 пробах отсутствовали, а в посевах из третьей пробы на среде Эндо выросла
1. Роске В., Мюллер X., Гюнцбург. Дезинфекция питьевой воды с помощью хлора и диоксида хлора. Обзор существующих способов обработки воды. Ж. Мир пива. 2003. №5 стр. 8-16.
2. ЭльпинерИ.Е. О механизме действия ультразвуковых волн на микроорганизмы. Ж. Микробиология, № 24,3, 1955.
3. Малышева З.Г., Уголькова Н.В. Сани-тарно-микробиологическое исследование воды. В кн.. «Руководство по мед. Микро-
только одна колония кишечной палочки. Это свидетельствует о том, что использование газообразного хлора вместе с обработкой воды акустическим излучателем целесообразно для очистки воды от микробной контаминации.
Было установлено, что использование гидроакустического излучателя позволяет уменьшить расход хлора от 17 до 32 % в зависимости от требуемой концентрации остаточного хлора и таким образом уменьшить расходы на проведение процесса обеззараживания воды.
Очень важным положительным моментом является то, что хлорирование с использованием гидродинамического излучателя позволяет избежать выделения хлора в атмосферу. Это делает безопасным не только работу персонала на станциях водоочистки, но и улучшает экологическую обстановку в целом.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
биологии. Общая и санитарная микробиология. п/ред. A.C. Ёабинской и Е.Г. Волиной. - М.: Из-во «Бином». 2009. - C. 836854.
4. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. Сан ПиН 2.1.4.1074-01. Минздрав России. М. 2002. - С.10. Н2Е
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Шибуня Виктор Степанович - ст. научный сотрудник кафедры нанотехнологий, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»,
Саруханова Лариса Евстафиевна - кафедра микробиологии и вирусологии, Российский университет дружбы народов, rudn@rudn.ru
