CC BY
12
Таблица 3
Достоверные корреляционные связи между показателями иммунитета и энергетической ценностью рационов питания мигрантов 1-й и 2-й групп
Показатель иммунного статуса Коэффициент корреляции Р
Моноциты, % 0,183 < 0,1
Палочкоядерные:
абс. 0,33 < 0,01
% 0,263 < 0,02
ФАМ 0,209 < 0,1
ФЧМ 0,298 < 0,01
С02(Г:
абс. 0,246 < 0,05
% 0,296 < 0,01
С016*, % 0,219 < 0,05
чем в 1-й группе (0,04 ± 0,004 • 109/л, р < 0,05). Сравнительная оценка некоторых показателей иммунного статуса у женщин при различной калорийности питания выявила достоверные различия по содержанию С020* и значениям иммунорегуляторного индекса (табл^ 2). У женщин 2-й группы содержание СЭ20+ превышало на 23,1% данный показатель у женщин 1-й группы. Достоверные различия выявляли и при оценке относительного количества С020*, при этом у женщин 2-й группы данный показатель составил 13,78 ± 1,4% против 1-й группы — 10,48 ± 0,85% (р < 0,05). Различий в содержании иммуноглобулинов в сыворотке крови не выявили.
Достоверное снижение иммунорегуляторного индекса у женщин 2-й группы произошло за счет как увеличения содержания С08+, так и снижения уровня СЭ4+. Содержание Т-лимфоцитов с иммунофенотином СЭ4+ выше на 5,8% у женщин 1-й группы по сравнению со 2-й группой, тогда как уровень С08+ в 1-й группе на 10,6% ниже. Учитывая региональные нормы иммунного статуса, выведенные для жителей Ямало-Ненецкого автономного округа, и полученный в нашем исследовании им-мунорегуляторный индекс, выявили у женщин с недостаточным содержанием в рационе питания основных нутриентов и витаминов иммунорегуляторный индекс несколько выше рекомендуемых значений 1,4—2 [1, 5].
Корреляционный анализ с целью изучения связей между показателями иммунного статуса и энергетической ценностью рациона питания в популяции мигрантов показал, что имеются значимые связи палочкоядерных
нейтрофильных гранулоцитов, ФЧМ, СЭ20+ с калорийностью рационов питания (табл. 3).
Полученные данные позволяют заключить, что алиментарные факторы оказывают стимулирующее действие на содержание СЭ20+ и метаболизм нейтрофильных гранулоцитов и моноцитов.
При снижении содержания в рационе питания основных нутриентов и витаминов у женщин первым реагирует В-клеточное звено иммунитета у мужчин — нейтро-фильные лейкоциты. Нарушения в питании могут привести не только к формированию вторичных иммуноде-фицитов, но и значительным негативным последствиям, возникающим в результате ослабления иммунологического надзора в организме.
Иммунная система человека, проживающего в циркумполярных регионах, находится под воздействием комплекса гелиофизических факторов большой силы и изменчивости, способствующих проявлению скрытых дефектов в регуляции иммунного гомеостаза. Дискомфортная климатическая среда на Крайнем Севере повышает напряжение механизмов адаптации и формирует функциональную напряженность иммунной системы, проявляющуюся равномерной супрессией иммунного статуса на фоне высоких показателей фагоцитарной активности моноцитов [2]. Основу профилактики вторичных иммунодефицитов в условиях экстремальных воздействий на человека факторов Крайнего Севера должны составить нутрициологические подходы или алиментарная коррекция рационов питания населения с учетом регионального фактора.
Литература
1. Буганов А. А. Иммунный статус в норме и патологии: Метод, рекомендации. — Надым, 2001.
2. Буганов А. А. Вопросы профилактической медицины в Ямальском регионе. — Надым, 2002.
3. Захарченко М. П., Морозов В. Г. // Материалы научной конференции. — Самара, 1991. — С. 262—263.
4. Методические рекомендации по оценке количества потребляемой пищи методом 24-часового (суточного) воспроизведения питания: Метод, рекомендации / Сост. Мартинчик А. Н. и др. — М., 1996.
5. Мурузюк Н. Н. Средние величины иммунологических показателей среди пришлого населения Ямало-Ненецкого автономного округа: Метод, рекомендации. — Надым, 2001.
6. Рахманин Ю. А., Румянцев Г. И., Новиков С. М. и др. // Гиг. и сан. - 2005. - № 6. - С. 3-6.
Поступила 12.02.08
Методы гигиенических исследований
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2010 УДК 613.471:628.162.5
А. Б. Вандышев', В. А. Куликов', С. Н. Никишин1, Р. Л. Акрамов2
НОРМИРОВАНИЕ И ПРАКТИКА ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ В ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНАХ
'Институт машиноведения УрО РАН, Территориальное управление Роспотребнадзора по Свердловской области, Екатеринбург Вандышев А. Б. — канд. химич. наук, ст. научн. сотр. (vandyshev@imach.uran.ru); Куликов В. А. — канд. тех. наук, старш. научн. сотр.; Никишин С. Н. — мл. научн. сотр.
На практических примерах проанализированы возможные пути и режимы применения обеззараживания воды в плавательных бассейнах хлором и озоном в случае существенного взаимодействия окислителей с присутствующим в воде аммиаком минерального и альбуминоидного происхождения.
Показано, что обеззараживание воды озоном более эффективно по сравнению с хлорированием и исключает образование хлораминов, отвечающих за сильное раздражающее действие.
Использование в качестве вс чомогательного метода измерения окислительно-восстановительного потенциала существенно облегчает оперативный технологический контроль эффективности обеззараживания воды в критической контрольной точке при хлорировании, а при озонировании восполняет существующий пробел действующего СанПиН 2.1.2.1188—03.
Ключевые слова: обеззараживание воды, плавательные бассейны, хлорирование, озонирование
А. В. Vandyshev, V. A. Kulikov, S. N. Nikishin, R. L. Akramov. - WATER DECONTAMINATION IN THE SWIMMING POOLS: STANDARDIZATION AND PRACTICE
Practical examples were used to analyze possible ways and regimens of water decontamination with chlorine and ozone in the swimming pools when oxidants substantially interacted with the mineral and albuminoid ammonias that were present in the water. Ozone water decontamination was shown to be more effective than water chlorination and to rule out the generation of chloramines that were responsible for their strong irritating activity.
Redox potential measurement used as an auxiliary method substantially alleviates on-line technological monitoring of the efficiency of water decontamination at the critical control point during chlorination and, during ozonation, makes up the existing gap of the current San Pi N 2.1.2.1188-03.
Key words: water decontamination, swimming pools, chlorination, ozonation
Плавательные бассейны (ПБ) различных типов вносят существенный вклад в развитие спорта и повышение качества жизни населения. В России активно строятся новые и реконструируются существующие бассейны, аквапарки и частные купальные бассейны. Наиболее широкое распространение получили ПБ с рециркуляционной (оборотной) системой водоснабжения, в которых вода из ванны бассейна пс(ступает на очистку, обеззараживается, подогревается и возвращается обратно в ванну бассейна.
Проектирование, строительство, реконструкция и эксплуатация ПБ, а также проведение государственного санитарно-эпидемиологического надзора органами и учреждениями Рос-потребнадзора регламентируются Санитарными правилами и нормами [8] с учетом требований [7].
Безопасность ПБ для посетителей, а также их эстетическая и гигиеническая привлекательность в значительной мере зависят от качества воды и совершенства систем водоподготовки. Важное место в технологии водоподготовки ПБ занимает обеззараживание воды. В рамках п.3.8.2 действующего нормативного документа [8) для бассейнов спортивного и спортивно-оздоровительного назначения в качестве основных методов обеззараживания воды предписано использовать озонирование, хлорирование, бромирование, а также УФ с дозой не менее 16 мДж/ см1. В целях повышения надежности обеззараживания воды рекомендовано применять комбинирование химических методов с УФ-излучением. Учитывая опасность для здоровья побочных продуктов хлорирования (галогенсодержащие соединения), рекомендовано отдавать предпочтение альтернативным хлорированию методам обеззараживания.
На практике наиболее распространенным и широко используемым методом обеззараживания воды в ПБ является хлорирование. Несмотря на значительный опыт и достаточную изученность данного метода, практическое использование хлорирования имеет свои специфические особенности.
Применение хлорирования в качестве единственного метода обеззараживания нормируется по концентрации свободного хлора в ванне бассейна 0,3—0,5 мг/л [8]. При комбинировании хлорирования с УФ-излучением содержание свободного хлора нормируется на уровне 0,1—0,3 мг/л 18].
Выполнение норматива 0,3-0,5 мг/л [8] в П Б ограничено и возможно только при условии практически полного отсутствия в воде аммиака минерального и особенно альбуминоидного происхождения. Напомним, что в рамках требований (7) нормируется содержание аммиака в питьевой воде до 2 мг/л. При наличии аммиака в воде ПБ он взаимодействует со свободным хлором и образует хлорамины, которые в рамках терминов и определений, принятых в водоподготовке (ГОСТ 30813—2002), относятся к связанному хлору. Известно, что хлорамины по раздражающему действию на слизистые оболочки и кожный покров пловцов в 5 раз превышают свободный хлор [5] и тем самым существенно снижают гигиеническую и эстетическую привлекательность от посещения занятий по плаванию. Согласно п. 3.11.3 [8] концентрация сво-
бодного хлора в воздухе над зеркалом воды нормируется величиной не более 0,1 мг/м\ а связанный хлор, ответственный за сильное раздражающее действие, не нормируется.
В качестве иллюстрации отмеченных выше особенностей практического использования метода хлорирования (гипохло-рит натрия) при обеззараживании воды в ПБ с объемом ванны порядка 900 м1 на рис. 1 приведены результаты измерения концентраций свободного хлора по п. 3 и общего хлора по п. 2 ГОСТа 18190—72 за период порядка 27 сут. Отметим, что общий хлор представляет собой сумму свободного и связанного хлора. Исследуемый бассейн характеризовался полной загрузкой посетителей и высоким процентом детей школьного возраста.
Из рис. 1 видно, что средняя установившаяся концентрация свободного хлора в воде ванны бассейна за время исследований составила величину порядка 0,146 мг/л, а средняя установившаяся концентрация общего хлора — величину порядка 1,03 мг/л. Средняя установившаяся концентрация связанного хлора составила 1,03 -0,146 = 0,884 мг/л и не противоречила нормативу [7] (0,8—1,2 мг/л). Учитывая, что по результатам химических анализов в исходной подпиточной воде содержание аммиака составляло порядка 0,2 мг/л, а в ванне бассейна — 0,1 мг/л, можно сделать вывод, что основным источником для образования связанного хлора со средней концентрацией 0,884 мг/л при хлорировании воды в данном ПБ являлся главным образом аммиак альбуминоидного происхождения. Отметим, что содержание хлороформа в данном ПБ составляло величину порядка 0,015 мг/л и не превышало ПДК (0,1 мг/л) [8].
Таким образом, на примере практического обеззараживания воды в ПБ методом хлорирования показано, что при наличии аммиака в воде ванны ПБ параметры хлорирования напрямую не отвечают требованиям действующего СанПиН 2.1.2.1188—03 по концентрации свободного хлора(0,3—0,5 мг/л). Тем не менее необходимая эффективность обеззараживания воды в ванне бассейна достигается за счет совместного действия свободного и связанного хлора, что подтверждено результатами микробиологических исследований. В этом случае для практической реализации технологии хлорирования воды в бассейнах приходится использовать нормативы действующего СанПиН 2.1.4.1074—01
700
Рис. 1. Временное зависимости концентраций свободного и общего хлора в ПБ.
/ — свободный хлор; 2— общий хлор; 3— границы интервала свободного хлора, нормируемого в (II; 4 — границы интервала связанного хлора, нормируемого в |2); 5 — средняя установившаяся концентрация свободного хлора; 6 — средняя установившаяся концстрация общего хлора. По оси абсцисс — время (в ч), по оси ординат — концентрация (в мг/л).
700
Рис. 2. Временная зависимость ОВП в ПБ.
1 — опытные данные; 2 — средняя величина ОВП за время исследований; 3 — ОВП, отвечающий стан дарту т„ = 0,5 мин. По оси абсцисс — время (в ч), по оси ординат — ОВП (в мВ).
по питьевой воде, согласно которым суммарное содержание свободного и связанного хлора в воде не должно превышать 1,2 мг/л.
Одновременно с измерениями концентраций общего и свободного хлора (см. рис. 1) с помошью прибора HI-98240J в комплекте с электродом HI-3214 измеряли окислительно-восстановительный потенциал (ОВП). Результаты измерений в виде точек представлены на рис. 2. Установлено, что среднее значение ОВП за время исследований составило 683 мВ и в условиях данного бассейна в дополнение к регламентируемым в [8] анализам свободного и общего хлора служит удобным индикатором для оперативной оценки эффективности обеззараживания воды в ванне бассейна.
Отметим, что измеряемая величина ОВП в данном ПБ определяется совокупностью окислителей (свободного и связанного хлора), находящихся в исследуемой водной среде.
Западные исследователи |5] считают, что процесс обеззараживания можно считать эффективным, если 99,9% штамма Е. Coli инактивируется за 30 с (т. е. критерием (стандартом) обеззараживания является время тст = 0,5 мин). Для проведения количественных оценок использовали известную корреляционную связь между величиной ОВП и временем жизни штамма Е. coli (табл. I).
Опытные данные табл. 1 в виде точек нанесли на рис. 3, при обработке их методом наименьших квадратов рассчитали коэффициенты эмпирического уравнения (1), описывающего экспериментальные данные:
ОВП = 624,06 • т"0'06*,
(1)
где ОВП (в мВ), т — время жизни штамма Е. coli (в мин). Сплошная линия на рис. 3 соответствует уравнению (1).
Оценка по выражению (1) ОВП для критерия тст = 0,5 мин дает величину ОВПст = 650 мВ.
Если известна величина ОВП, то из уравнения (1) можно найти время жизни (или инактивации) штамма £. coli по формуле (2)
= f ОВПV V624.06V
(2)
Используя уравнение (2), по среднему значению ОВП, за время исследований, равному 683 мВ (см. рис. 2), оценили время жизни штамма Е. coli, которое составило т = 0,216 мин (меньше стандарта тст= 0,5 мин), что свидетельствовало о достаточно высоких бактерицидных свойствах воды в ванне бассейна. Данный вывод согласуется с результатами микробиологических исследований проб воды из исследуемого ПБ.
Для удаления связанного хлора, ответственного за повышенное раздражающее действие на слизистые глаз и носа пловцов, иногда используют прием перехлорирования воды в отсут-
Таблица 1
Зависимость времени жизни Е. Coli от величины ОВП
ОВП, мВ 450-500 500-550 550-600 700-750 750-800
ствии посетителей бассейна путем повышения дозы свободного хлора выше (точки перелома на диаграмме хлоропоглощения, после которой в воде остается только свободный хлор и следы хлораминов [4]. В рамках действующего СанПиН 2.1.2.1188-03 допускается повышение концентрации свободного хлора до 1,5 мг/л, а связанного хлора до 2 мг/л при перерыве в работе бассейна более 2 ч. Нарушение п. 3.8.6 |8] при перехлорировании воды в присутствии посетителей из-за залповых выбросов хлораминов в воздух помещения бассейна (аквапарка) может приводить не только к раздражению, но и к химическим ожогам роговицы глаз и слизистой носоглотки. Отрицательным эффектом перехлорирования воды в бассейне является потенциальная возможность превышения ПДК = 0,1 мг/л [8] по токсичному хлорор-ганическому соединению хлороформа. Применение перехлорирования воды в целях разрушения связанного хлора ограничено кратковременностью эффекта, а также последующим неотвратимым образованием и накоплением связанного хлора в воде в виде хлораминов.
Очевидно, что при комбинированном обеззараживании воды хлором и УФ-излучением |8] в присутствии аммиака образование хлораминов, ответственных за повышенное раздражающее действие, исключить нельзя.
Применение озонирования для обеззараживания воды в ПБ снимает отмеченные выше проблемы. Рассмотрим основные особенности применения озона для обеззараживания воды в ПБ.
В ряде работ [1, 6] приведены результаты технологических испытаний установки озонирования циркуляционной воды в ПБ с объемом ванны 850 м\ Обработку озоном потока циркуляционной воды осуществляли в барботажной камере смещения, установленной перед песчаными фильтрами, со временем контакта озона с водой порядка 4 мин.
Проведены две серии технологических испытаний: I серия в течение 1,5 мес и II серия в течение 1 мес. Удельный расход озона составлял в I серии технологических исследований около 1,4 г/м' [6], во II серии — порядка 3 г/м3. Установлено [6], что средние концентрации озона после контактной камеры составили в I серии исследований порядка 0,3 мг/л, во II серии — порядка 0,54 мг/л. Средние концентрации озона после песчаных фильтров (т. е. перед поступлением в ванну бассейна) составили в I серии исследований порядка 0,17 мг/л, во II серии — порядка 0,32 мг/л. Средние концентрации озона в ванне бассейна, определенные по методике ГОСТ 18301—72, составили в I серии исследований порядка 0,12 мг/л, во II серии — порядка 0,23 мг/л.
Из-за отсутствия селективности йодометрического метода определения остаточного озона по ГОСТу 18301—72 с учетом разложения озона в ванне бассейна при времени обмена Гй = 8ч интерпретировать результаты анализов [6| и идентифицировать окислитель, ответственный за результаты анализов, не пред-
850
Время жизни Е. coli, мин
167
1,7
0,3
0,05
Рис. 3. Зависимость времени жизни штамма Е. coli от величины ОВП.
I — экспериментальные точки; 2 — расчет по уравнению (2). По оси абсцисс — время жизни штамма Е. coli (в мин), по оси ординат — ОВП (в мВ).
Таблица 2
Концентрации остаточного озона в воде ванны модельного бассейна (С), мг/л
Режим работы Время полного обмена воды в ванне бассейна (Т^), ч
0 1 2 3 4 5 6 7 S
Идеальное смешение 1,29 0,48 0,24 0,25 0,2 0,16 0,13 0,12 0,1
Идеальное вытеснение 1,29 0,33 0,08 0,02 0,005 0,0015 0,0008 0,00005 0,00002
Эксперимент 1,29 - 0,06 0,03 0,006 - - - -
ставлялось возможным. Тем не менее можно утверждать, что содержание озона в воде ванны бассейна существенно меньше результатов измерений йодометрическим методом по ГОСТу 18301—72. Косвенным подтверждением практически полного отсутствия растворенного озона в воде ванны бассейна [6| являлось отсутствие озона в воздухе над зеркалом воды по орга-нолептическим показаниям и показаниям газоанализатора АН-КАТ-7601.
Эффективность обеззараживания воды озоном в ПБ [6] подтверждена результатами микробиологических исследований. Кроме того, полностью снят неприятный запах хлора в помещении бассейна и раздражающее действие на слизистые глаз и носа пловцов за счет перевода (окисления) аммиака и хлорами-нов в нитраты. Отметим, что при использовании озона для обеззараживания воды [6] достигнуто минимальное содержание аммиака в воде ванны бассейна в I серии исследований порядка 0,1 мг/л, а во II серии — на уровне 0,05 мг/л.
Результаты исследований [6] были использованы при составлении первого в истории РФ нормативного документа по плавательным бассейнам (СанПиН 2.1.2.568—96), в котором нормировалось содержание озона в воде ванны бассейна не менее 0,1 мг/л, но без указания методики анализа ро ГОСТу 18301-72. С
В этом случае в рамках СанПиН 2.1.2.568—96 возникло противоречие, связанное с тем, что, если действительно концентрация озона в воде ванны бассейна будет не менее 0,1 мг/л по показаниям озоно-селективного метода, то концентрация озона в воздухе над зеркалом воды может превышать ПДК = 0,16 мг/м3. Действительно пробы воды после камеры смешения с концентрацией порядка 0,1 мг/л по органолептическим показателям обладают устойчивым запахом озона.
В 2003 г. выпущен новый СанПиН 2.1.2.1188-03, действующий по настоящее время, в котором это противоречие было формально устранено путем нормирования содержания озона не в ванне бассейна (критическая контрольная точка), а перед поступлением воды в ванну бассейна не более 0,1 мг/л. В этом случае требования п. 5.3.2 [8] о необходимости лабораторного контроля в воде ванны бассейна остаточного содержания обеззараживающего реагента — озона перед началом работы бассейна и далее каждые 4 ч оказались объективно не выполнимыми, что создало условия неразрешимого противоречия и^ежду эксплуатационниками бассейна и контролирующими • органами Роспотребнадзора. Решение противоречия на практике обычно заканчивалось неоправданным переводом режима обеззараживания одним озоном на смешанный режим обеззараживания озоном и хлором.
Таким образом, несовершенства норм [8] связаны с отсутствием знаний о количественном уровне концентрации озона в воде ванны бассейна, а также с отсутствием методов и аппаратуры для оперативного контроля эффективности обеззараживания воды в критической контрольной точке.
Для решения указанных проблем проведены специальные исследования на лабораторной модели ПБ.
Первоначально провели экспериментальное измерение озо-но-селективным методом содержания озона в воде модельной
ванны бассейна [2], показавшее, что ощутимо измеряемые концентрации озона достигаются при его высокой начальной концентрации в воде перед поступлением в ванну бассейна и времени полного обмена воды в модельной ванне бассейна не более = 4 ч.
Установлено [3|, что разложение озона в воде модельной ванны бассейна подчиняется режиму идеального вытеснения, о чем свидетельствует сравнение результатов расчетов по двум возможным режимам с опытными данными (табл. 2).
Экспериментально измеренные озоно-селективным методом с помощью измерителя озона в воде марки Озон-В концентрации озона в модельной ванне [3) описываются в рамках режима идеального вытеснения уравнением:
С = С0 • ехр (-1,4-
TJ,
(3)
где: С — концентрация озона в воде модельной ванны бассейна (в мг/л); С0 — концентрация озона в воде перед подачей в модельную ванну (в мг/л); 1,4 (ч"1) — величина константы разложения озона |3]; Тл — время полного обмена воды (в ч).
Оценка концентраций озона в воде ванны реального бассейна [6] по уравнению (3) показала, что при условиях I серии технологических исследований (при С0 = 0,17 мг/л) концентрация озона в воде ванны бассейна составила 2,3 • 10"* мг/л, а во II серии (при С0 = 0,23 мг/л) — 4,4 • 10~* мг/л.
Существующие методы и приборы не позволяют измерять такие низкие концентрации озона в воде и, следовательно, использование нормирования концентрации озона в критической контрольной точке в качестве параметра оперативного технологического контроля эффективности обеззараживания воды не представляется возможным. Однако при эксплуатации ПБ на одном озоне в целях обеспечения безопасности посетителей контролировать эффективность обеззараживания воды в ванне бассейна необходимо.
В целях поиска методов контроля на лабораторной установке [3], моделирующей ПБ, проверили возможность использования для оперативного производственного контроля эффективности обеззараживания озоном воды в ванне бассейна метода измерения ОВП.
В диапазоне концентраций озона в воде С0 0,2—1,4 мг/л перед подачей в модельную ванну бассейна и при времени полного обмена 2,8—6,8 ч с помощью прибора HI-982401 в комплекте с электродом HI-3214 измерили ОВП, представленные на рис. 4 в виде точек. Методом наименьших квадратов подобрали коэффициенты эмпирического уравнения (4), описывающего опытные данные:
ОВП = 598,88 + 380,59 • Q - 101,1 • С02 (в мВ). (4)
Полученное уравнение (4) позволяет производить количественную оценку величины ОВП для известной концентрации озона в воде С„ перед подачей ее в модельную ванну бассейна.
Результаты расчетов ОВП по уравнению (4) представлены в табл. 3. Кроме того, для каждого значения ОВП приведены величины времени жизни £. coli, оцененные по уравнению (2).
Таблица 3
Комплексные параметры обеззараживания воды в модельном бассейне методом озонирования
С0, мг/л 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
ОВП,мВ 635 696 704 734 763 790 816 823 844 865
Время жизни Е. coli, мин 1,32 0,18 0,15 0,078 0,042 0,024 0,015 0,013 0,009 0,006
Концентрация озона, в мг/л:
при 7"* = 4 ч 3,7-10"4 7,4- Ю-1 1,1 • 10"} 1,5 • 10~J 1,8-10"' 2,2 • 10"' 2,6- Ю-3 3 • Ю-1 3,3 • 10"' 3,7-10"3
при = 6 ч 2,2 • 10-' 4,5 • 10"5 6,8 -10"5 9-Ю"5 1,1 • 10"4 1,4 • 10"4 1,6-ИГ4 1,8- Ю-4 2 • 10"4 2,2 • 10"4
при Тл = Ьч 1,4-10"» 2,7 • 10"5 4,1- Ю"5 5,5 • 10-' 6,8 • IQ'5 8,2-10"5 9,6-10*5 1,1-ю-4 1,2-10"4 1,4-10"4
1000-1 900-800-700-600-500-400-300-200-100 0
0,2 0,4 0.6 0,8
1
-1— 1,2
1.4
Рис. 4. Зависимость ОВП от концентрации озона в воде (С0) перед поступлением в ванну модельного бассейна.
I — экспериментальные данные; 2 — расчет по уравнению (4); 3— ОВП, отвечающий стандарту т„ = 0,5 мин. По осн абсцисс — Q (в мг/л), по оси ординат — ОВП (в мВ).
Дополнительно представлены результаты оценок по уравнению (3) концентраций озона в воде ванны бассейна для трех различных времен обмена (4, 6 и 8 ч).
В табл. 3 наглядно видны все основные параметры обеззараживания воды озоном. Так, при Q = 0,1 мг/л (норматив по [8|) эффективность обеззараживания воды недостаточно высокая, поскольку время жизни штамма Е. coli составляет 1,32 мин, что несколько больше стандарта (тп = 0,5 мин), а ОВП = 635 мВ, что несколько меньше стандарта (ОВП„ = 650 мВ). Очевидно, что в реальном ПБ в присутствии загрязнений, вносимых купающимися, начальной концентрации озона в воде С0 перед подачей в ванну бассейна "не более 0,1 мг/л)" [8] еще в большей степени будет не хватать для обеспечения бактерицидных свойств воды.
По уравнению (4) расчетная величина начальной концентрации озона в воде перед поступлением в ванну бассейна при ОВП„ = 650 мВ, отвечающем условию стандарта тст = 0,5 мин, составила С0 = 0,14 мг/л. Экспериментально подтвержденная эффективность обеззараживания воды в реальном ПБ [6] при начальных концентрациях озона в воде перед подачей в ванну 0,17 и 0,32 мг/л хорошо согласуется с данными табл. 3 для модельного бассейна.
Расчетные концентрации озона в воде модельной ванны бассейна (см. табл. 3) при всех рассмотренных начальных концентрациях озона С„ в воде перед подачей в ванну (0,1 — 1 мг/л) достаточно малы и не вызывают беспокойства по поводу возможного превышения концентрации озона в воздухе над зеркалом воды выше ПДК = 0,16 мг/м3 [8]. Из результатов приведенных в табл. 3, вытекают очевидные рекомендации по организации системы рециркуляции воды в ПБ, заключающиеся в том, что, чем выше скорость рециркуляции (т. е. меньше Т^), тем выше концентрация неразложившегося озона в воде ванны бассейна. Учитывая рекомендации [5] по обеззараживанию воды в ПБ одним озоном, предпочтение следует отдавать более высокому 6-кратному суточному обмену (т. е. Т^ = 4 ч).
Как и в случае хлорирования, при озонировании величина измеряемого ОВП воды в молельной ванне позволяет оперативно судить о бактерицидных свойствах воды. Возможным ограничением начальной концентрации озона в воде Q перед поступлением в ванну бассейна является превышение ПДК = 0,05 мг/л по формальдегиду [8]. Отметим, что в наших опытах на модельном бассейне концентрация формальдегида не превышала 0,027 мг/л.
Проведенные исследования показали, что, несмотря на разложение озона при обеззараживании им воды в модельном ПБ, достигается бактерицидный эффект за счет присутствия в воде совокупности окислителей: озона с малыми концентрациями С, увеличивающимися с уменьшением Тм и увеличением начальной концентрации озона С0 (см. табл. 3), а также образующихся при разложении озона различных форм активного кислорода (атомарный кислород, гидроксил-радикал и др.). Наличие суммы окислителей фиксируется измерением ОВП.
По-видимому, именно активному кислороду можно приписать результаты измерения озона в воде ванны бассейна по йо-дометрической методике (ГОСТ 18301—72) [6].
Интересно сравнить эффективность обеззараживания воды в ПБ при хлорировании и озонировании. Сопоставляя среднюю величину ОВП = 683 мВ (см. рис. 2) и расчетное время жизни
штамма Е. coliт = 0,216 мин при хлорировании воды в реальном ПБ с близкими величинами ОВП = 696 мВ и т = 0,18 мин (см. табл. 3) для модельного бассейна при озонировании, концентрации окислителей, необходимые для достижения близких по эффективности обеззараживания результатов различны. Так, в случае хлорирования концентрация по общему хлору составляет 1,03 мг/л (см. рис. I), а в случае озона начальная концентрация перед подачей воды в модельную ванну бассейна — С0 = 0,3 мг/ л (см. табл. 3).
Дополнительное преимущество озонирования перед хлорированием заключается в том, что при обеззараживании воды озоном предотвращается образование хлораминов, ответственных за раздражающее действие, за счет окисления аммиака минерального и альбуминоидного происхождения до нитратов с достаточно высокой ПДК = 45 мг/л |7].
Озон в системе водоподготовки выполняет несколько функций, важнейшими из которых являются непрерывная стерилизация потока циркуляционной воды за время пребывания в камере смешения, а также поддержание бактерицидных свойств воды в ванне бассейна без использования хлора. Отметим, что УФ-излучение стерилизует циркуляционную воду только в потоке, проходящем через УФ-установку, но не обеспечивает бактерицидные свойства воды в ванне бассейна при отсутствии свободного хлора в воде.
Порядок контроля эффективности обеззараживания при озонировании воды в ПБ представляется следующим: I) контроль основных микробиологических показателей (общие коли-формные бактерии, термотолерантные колиформные бактерии, колифаги и золотистый стафилококк) 2 раза в месяц; 2) контроль концентрации озона в воде перед подачей в ванну бассейна непрерывно прибором или по методике ГОСТа 18301—72 перед началом работы бассейна и далее каждые 4 ч; 3) контроль эффективности обеззараживания озоном воды в ванне бассейна осуществлять путем измерения ОВП непрерывно или периодически с помощью измерителя ОВП. Критерием эффективности обеззараживания озоном воды в ванне бассейна является измеряемая величина ОВП, которая должна быть не менее 650 мВ.
Этапы 1 и 2 предусмотрены в [8], а предлагаемый 3-й этап оперативного технологического контроля (т. е. измерение ОВП) целесообразно учитывать при практической реализации озонирования в ПБ и при корректировке |8].
Таким образом, представленные результаты показали, что нормирование параметров обеззараживания воды в ПБ для двух наиболее широко используемых окислителей хлора и озона [8j затрагивает только простейшие случаи их практического применения (т. е. малое количество посетителей и практически полное отсутствии аммиака минерального и альбуминоидного происхождения).
На практических примерах показано, что использование в качестве вспомогательного метода измерения ОВП существенно облегчает оперативный технологический контроль эффективности обеззараживания воды при хлорировании, а при озонировании восполняет пробел [8] по контролю обеззараживания воды в критической контрольной точке.
Проведенные исследования обоснованно подтвердили преимущества озонирования перед хлорированием воды, особенно для ПБ с большим количеством посетителей. Определены основные технологические параметры применения озона в качестве основного дезинфицирующего агента в ПБ, а также этапы и способы контроля эффективности обеззараживания воды. Результаты исследований необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации новых и реконструкции действующих бассейнов с озоном в качестве основного и единственного обеззараживающего средства.
В этом случае п. 3.8.5 [8] необходимо дополнить следующим образом: рабочая доза озона для обработки циркуляционной воды и концентрация озона в воде перед поступлением в ванну бассейна определяются опытным путем из расчета постоянного поддержания ОВП в ванне бассейна не менее 650 мВ при безусловном выполнении нормативов [8] по микробиологическим показателям.
Для бассейнов с большим количеством посетителей озона-торное оборудование должно иметь запас по производительности, чтобы в процессе эксплуатации иметь возможность поддерживать ОВП на уровне 650 мВ.
J1 итература
1. Барышников В. В., Букин В. В., Вандышев А. Б. и др.
// Хим. и нефтегаз. № 6. - С. 59-61.
машиностроение. — 1997. —
2. Вандышев А. Б., Куликов В. А., Никишин С. Н., Акра-мов Р. Л. // Гиг. и сан. - 2006. - № 6. - С. 76-79.
3. Вандышев А. Б., Куликов В. А., Никишин С. Н. // Хим. и нефтегаз. машиностроение. — 200/. — № 3. - С. 35-37.
4. Дегремон. Технические записи по проблемам воды / Под ред. Т. А. Корюхиной, И. Н. Чурбановой. — М., 1983. - Т. 1-2. - С. 402-403.
5. Драгинский В. Л., Алексеева Л. П., Самойлович В. Г. Озонирование в процессах очистки воды. — М., 2007.
6. Куликов В. А., Вандышев А. Б., Макаров В М. и др. // Водоснабжение и сан. техника. — 1998. — № 6. — С. 7-9.
7. СанПиН 2.1.4.1074—01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. - М., 2001.
8. СанПиН 2.1.2.1188—03. Плавательные бассейны. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды. Контроль качества. — М., 2003.
Поступила 07.05.08
С В. П. ПУТЫРСКИЙ. В. А. ЯМПОЛЬСКИЙ, 2010 УДК 613.5:614.484
В. П. Путырский, В. А. Ямпольский
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРОВ ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ АЭРОЗОЛИ В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
ООО "Растер", Екатеринбург
Путырский В. П. — канд. физ.-мат. наук, ген. дир. ООО "Растер" (620014, Екатеринбург, а/я 353); Ямпольский В. А. — канд. техн. наук, рук. отд. оборудования (yampolskij@yandex.ru)
Рассмотрено влияние процесса распада действующего вещества в воздухе на время распыления дезинфицирующих средств в закрытом помещении с помощью высокодисперсного аэрозольного генератора. Введено понятие "максимальный объем"помещения, в котором с использованием оборудования заданной производительности можно достичь требуемой для успешной дезинфекции дозы дезинфицирующего средства.
Ключевые слова: аэрозольные генераторы, аэрозольные частицы, генераторы высокодисперсного аэрозоля, время распада "максимальный объем" помещения
V. P. Putyrsky, У. A. Yampolsky. - EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF THE OPERATION MODE OF HIGH-DISPERSION AEROSOL GENERATORS IN CLOSED PREMISES
The paper considers the impact of an active ingredient degradation process in air during dispersion of disinfectants by means of a high -dispersion aerosol generator in a closed premise. The concept of the maximum volume of a premise in which the dose of a disinfectant, required for successful decontamination of a disinfectant, may be achieved using the specifled-productivity equipment has been introduced.
Key Words: aerosol generators, aerosol particles, high-dispersion aerosol generators, degradation time, maximum volume of a premise
В последние годы широкое распространение при проведении генеральных уборок в лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ) получили аэрозольные генераторы типа РЯ01^У 1037 [ 1), создающие факел длиной до 6 м с аэрозольными частииами дезинфицирующего раствора 12—13 мкм. Использование такого оборудования позволяет проводить обработку не только поверхностей, но и воздуха в закрытом помещении при значительно меньших трудозатратах. Расход дезинфицирующих растворов при этом составляет 25—30 мл/м3, что в 4—6 раз меньше, чем при дезинфекции поверхностей методами протирания и орошения.
Аэрозольные генераторы РКОи1_У 1037 производят обработку воздуха и поверхностей в помещении с помощью жидких аэрозольных капель, не испаряющихся до конца, так как получаемое в ходе обработки давление паров воды в помещении близко к насыщенному*.
В настоящее время появился новый класс распылителей — генераторы высокодисперсной аэрозоли, создающие частицы размером 1—2 мкм и позволяющие производить обработку воздуха и поверхностей в закрытом помещении при концентрациях распыляемого препарата 1—3 мп/м3 [2]. Образующийся при работе генератора факел на расстоянии 0,5—0,7 м от среза сопла не смачивает поверхности и позволяет обрабатывать помещения со сложной электронной аппаратурой и дорогой мебелью. В связи с этим в ряде случаев используют термин "генератор сухой аэрозоли".
Генератор высокодисперсной аэрозоли при указанной дозе работает в условиях, далеких от насыщения, и обработка помещения происходит практически в газовой фазе. В связи с этим необходимо изолировать обрабатываемое помещение и не допускать проникновения дезинфицирующих препаратов через
•Концентрация насыщенных паров воды при температуре 25°С и нормальном давлении составляет 25 мл/м3.
вентиляционные каналы в соседние комнаты и коридор при неплотно закрытых дверях.
Так как дозировка распыляемых препаратов, рекомендуемая для генераторов высокодисперсной аэрозоли, определяется в закрытых экспериментальных камерах, то существует проблема переноса данных, полученных для малых закрытых объемов, на большие помещения.
Другой особенностью высокодисперсной аэрозоли является наличие процессов испарения аэрозольных частиц и распада действующего вещества (ДВ) распыляемых препаратов в воздухе.
В настоящей работе на простой модели рассмотрено влияние процесса распада дезинфицирующего препарата на его концентрацию в воздухе в ходе распыления.
Показано, что для генератора высокодисперсной аэрозоли с заданной производительностью существует максимальный объем помещения, для которого можно создать требуемую дозу распыляемого препарата. Описаны условия, при которых необходимо учитывать процесс распада ДВ распыляемого препарата при оценке времени работы генератора высокодисперсной аэрозоли.
Рассмотрим аэрозольный генератор с производительностью И'(в мл/мин), распыляющий раствор с плотностью р (в г/мл). Будем считать, что распыляемый препарат переходит в состояние высокодисперсной аэрозоли.
Пусть т (в мин) — время жизни капель аэрозоли при распылении в воздухе. Тогда в приближении равномерного распределения распыленного вещества в помещении объемом V (в м1) изменение массы препарата т (в г) со временем I (в мин) определяется уравнением:
d(m)/dt = рИ^= /и/т. (1)
Интегрируя уравнение (1) по времени, получим:
т = хпЩ\ -ехр(-//т)1. (2)
