CC BY
8
ОПЫТ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМИ ЛУЧАМИ
Кандидат медицинских наук Е. Ф. Черкасов, проф. А. И. Пахомычев, ассистент А. А. Данилевская
Из кафедры общей гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института
имени И. М. Сеченова
Идея применения ультрафиолетовых лучей для обеззараживания воды возникла в начале XX века, однако многочисленные попытки осуществить ее (Т. Ножье, М. Курман, С. Л. Рашкович, В. А. Ольшванг, В. А. Углов, С. С. Максименко и др.) в течение последних 50 лет не привели к должным результатам и практически до последних лет широкого распространения этот метод не получил. В 1951 г. Академии коммунального хозяйства РСФСР (В. Ф. Соколов) удалось спроектировать и внедрить в практику опытную установку для городских водопроводов, обладающую производительностью до 200 м3 воды в час. Однако вопрос о применении установок малой производительности для обеззараживания воды ультрафиолетовыми лучами при местном и полевом водоснабжении до последнего времени оставался неразрешенным. Предлагавшиеся установки этого типа, в том числе Академии коммунального хозяйства РСФСР (В. Ф. Глибин), по разным причинам не нашли массового применения. Заслуживает внимания опыт проф. В. А. Углова, но предложенный им в свое время для этой цели прибор имел весьма незначительную производительность (около 200 л/час) и в нем применялись малоэффективные лампы старого образца.
В 1952 г. на кафедре общей гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института имени И. М. Сеченова по предложению доцента Е. Ф. Черкасова была сконструирована установка для дезинфекции воды по принципу, в свое время предложенному проф. В. А. Угловым, но с некоторыми изменениями, большей производительностью и с использованием новых бактерицидных ламп БУВ-15, в спектре излучения которых около 80% падает на длину волны 253,7 ту..
В первой части опытов была выяснена зависимость бактерицидного эффекта ламп БУВ-15 от характера и величины поглощения водой излучения с длиной волны в пределах 253,7 тц, от толщины слоя воды, времени облучения и физико-химических свойств воды, в частности, ее мутности. Второй задачей работы явилось испытание сконструированной на кафедре опытной установки, оборудованной лампами БУВ-15.
Степень поглощения водой ультрафиолетовой части спектра излучения лампы определяли с помощью кварцевого спектрографа. В результате специальной серии опытов было установлено, что излучение в пределах длины волны 253,7 гтф свободно проникает через слой воды в 1 см. При увеличении толщины слоя воды до 3—5 см поглощение энергии составляет 3—4%. Слой в 10 см поглощает 28% излучения, а слой в 15—20 см — почти 100%. Таким образом, слой воды толщиной менее 10 см получает еще достаточное количество ультрафиолетовых лучей, в то время как на глубине 12 см и более количество их быстро и резко уменьшается.
Для решения вопроса о зависимости бактерицидного эффекта от времени воздействия и толщины слоя воды были проведены две серии опытов. В первой серии водопроводную воду, предварительно зараженную суточной культурой кишечной палочки, облучали от 1 до 30 секунд; толщина слоя воды при этом была 1, 3, 5, 10 см. Во второй серии воду облучали 20, 30, 40, 50 и 60 секунд при толщине слоя в 1, 3 и 5 см. Во всех опытах воду облучали в неподвижном состоянии. Лампу подвешивали возможно ближе к облучаемой поверхности воды, чтобы получить максимум энергии на единицу поверхности.
Результаты этой серии опытов при применении одной лампы БУВ-15 представлены в табл. 1 и 2.
Таблица 1
Зависимость бактерицидного эффекта от толщины слоя воды при времени облучения
до 30 секунд ,
Время облучения секундах) 1 5 10 15 20 25 30
Толщина слоя воды (в см)
1 2 857 2 687 254 600 256 2 10
118 111 10,5 25 10,5 0,08 0,4
3 4 190 70 1 079 — — 45 105
173 3 45 — — 18,6 4
5 — 1 397 571 732 — 648 440
— ъа 23 30 — 29 18
10 4 064 3 556 635 490 762 825 324
170 147 26 20,3 31 34,2 13
15 2 793 1 524 952 — 480 355 508
115 62,5 40 20 14,7 21
Примечание. В числителе указано число выросших колоний в 1 мл, в знаме-Н1теле — процентное отношение к контрольной пробе, содержащей 2413 колоний в I мл
Таблица 2
Зависимость бактерицидного эффекта от времени облучения при толщине слоя воды не более 5 см
х Время облучения N. (в секундах)
\ 20 30 40 50 60
Толщина слоя воды (в см)
1 152 5 1 2 0
14,5 0,5 0,09 0,19
3 221 62 7 1 2
21 6 0,7 0,09 0,19
508 — 57 7 8
5 50 — 5,4 0,7 0,8
Примечание. В числителе указано число выросших колоний в 1 мл, в знаменателе — процентное отношение к контрольной пробе, содержавшей 1050 колоний в 1 мл.
Данные табл. 1 показывают, что при времени облучения не свыше 30 секунд отмечается малый бактерицидный эффект. Только в двух случаях (при облучении слоя воды толщиной 1 см в течение 25 и 30 се-
кунд) процент выживаемости (0,08 и 0,4) приближается к желательному. Во всех остальных случаях число выросших колоний значительно и тем больше, чем меньше время облучения и чем толще слой облучаемой воды. Обращает внимание увеличение числа колоний микроорганизмов в опытах, где воду облучали в течение 1 секунды; во всех случаях число микробов выше контроля на 15—70%. Этот факт указывает на возможность стимулирующего действия ультрафиолетовых лучей на микробов при определенных условиях. В отдельных случаях наблюдалось увеличение числа выросших колоний (по сравнению с контрольной пробой) и при облучении в течение 5 секунд.
Из данных табл. 2 видно, что облучение лампой типа БУВ-15 слоя воды толщиной 1—3 см в течение 40—60 секунд дает высокий бактерицидный эффект. При начальной концентрации 1000 кишечных палочек, в 1 мл количество их после облучения редко превышало 0,7%.
Рис. 1. Общий вид установки ДВУ-2 для дезинфекции воды ультрафиолетовыми лучами.
Таким образом, эти опыты показывают, во-первых, обратную зависимость бактерицидного эффекта от толщины слоя воды и, во-вторых, его прямую зависимость от времени облучения. Оптимальными следует считать толщину слоя 3—5 см и время облучения 60 секунд.
Основываясь на результатах указанной части опытов, мы сконструировали вторую опытную установку (ДВУ-2). Она представляет собой прямоугольную ванну, внутри которой имеется для протока воды извилистый канал '. Под сводчатой крышкой ванны, являющейся одновременно и отражателем, установлены на равных расстояниях 3 бактерицидные лампы БУВ-15 на высоте 7—10 см от зеркала воды в ванне. Общий вид установки ДВУ-2 дается на фотоснимках (рис. 1 и 2). Габариты и основные размеры установки ДВУ-2 следующие (в мм): длина ванны 660, ширина ванны 460, высота стенок ванны 100, высота внутренних перегородок 70, длина каждой внутренней перегородки 610, расстояние между перегородками 50, длина патрубков для входного и выходного отверстия 45.
1 Эта установка была изготовлена из полированных листов нержавеющей стали, хотя нам хорошо было известно, что лучшее отражение ультрафиолетового излучения можно достичь от поверхностей, изготовленных из полированного алюминия. К сожалению, нам не удалось достать нужного материала и пришлось пользоваться нержавеющей сталью.
Внутри ванны имеется 8 перегородок. Каждая перегородка не доходит до противоположной стенки на 50 мм. При таком расположении перегородок внутри ванны образуется непрерывный извилистый канал (общей длиной до 6 м) для тока воды. Перегородки обеспечивают турбулентное движение воды и тем самым способствуют лучшему ее облучению. Общая (суммарная) толщина перегородок составляет менее 3% площади ванны. Входное и выходное отверстия для воды расположены в противоположных торцах ванны по диагонали. Патрубок для входного отверстия с внутренним диаметром 30 мм вмонтирован в торцовую стенку ванны на расстоянии 50 мм от дна; патрубок для выходного отверстия с внутренним диаметром 45 мм вмонтирован в противолежащую торцовую стенку у самого дна ванны. Для контроля за уровнем воды и состоянием ламп в продольных боковых стенках крышки ближе к торцам аппарата сделаны 2 смотровых отверстия диаметром 3—4 см с заслонками.
Рис. 2. Внутренний вид ванны в установке ДВУ-2.
Длинники ламп пересекают линии внутренних перегородок под прямым углом, что способствует равномерному распределению излучения по длине каналов и наиболее полному использованию потока ультрафиолетовых лучей. Вес установки с футляром для транспортирования 32 кг, и по габаритам и по весу она может быть передвижной. При проверке в лабораторных условиях производительность установки достигала 1500 л/час. Опыты по обеззараживанию воды в указанной установке состояли в следующем: открывали водопроводный кран, подававший воду в дозирующий бак (рис. 1), и устанавливали определенный уровень ее в баке (от 5 до 20 см) и постоянную скорость истечения; затем производили замер количества вытекающей воды из ванны в пересчете на 1 час и одновременно замеряли толщину слоя воды у входного и выходного отверстия ванны и вычисляли время облучения, после чего включали лампу и через 10 минут, когда устанавливался режим горения, производили заражение кишечной палочкой воды в баке путем равномерного добавления в бак тонкой микробной эмульсии из специального дозатора. Вследствие вращательного движения воды в баке, создаваемого водопроводной струей, перемешивание воды с эмульсией кишечной палочки происходило достаточно полно. Продолжительность облучения определялась продолжительностью течения воды через установку и равнялась 42—50 секундам.
Через несколько минут после заражения производили первый отбор проб воды до и после облучения для анализа на общее количество микроорганизмов в 1 мл воды. Далее, через каждые 10 минут отбирали 2-ю, 3-ю и последующие пробы. Взятую воду тотчас же засевали на чашки Петри и заливали 2% агаром. При небольшом заражении посев воды до облучения производили в количестве 1 мл, при более интенсивном— 0,1 мл. Облученную воду засевали всегда в количестве 1 мл. Учет роста на чашках Петри производили через сутки после инкубации в термостате при температуре 37°. Первые 3 серии опытов проводили на воде московского водопровода с прозрачностью более 30 см по Снел-лену; опыты серий 4—6 проводили на той же воде с добавлением прудовой воды и воды из Москвы-реки с пониженной прозрачностью (до 23—25 см по Снеллену); 7-ю серию опытов проводили на водопроводной воде с примесью глины (прозрачность 16 см) и 8-ю серию — с примесью глины и настоя почвы (прозрачность 13 см по Снеллену). Результаты опытов приведены в табл. 3.
На основании этих опытов можно сделать следующие выводы.
1. В воде, достаточно прозрачной, при массовом заражении ее кишечной палочкой (до 30 ООО в 1 мл) облучение в течение 42—50 секунд дает почти полное уничтожение кишечной палочки (гибель 99,99—99,9%).
2. Эффект обеззараживания при облучении в течение 42—48 секунд остается высоким (гибель 99,93—99,87%) при прозрачности 23—25 см по Снеллену.
3. При прозрачности воды 16 см по Снеллену и в особенности при прозрачности в 13 см при облучении с экспозицией в 50—51 секунду эффективность обеззараживания начинает несколько уменьшаться (гибель 99.83—99,58%), однако остается достаточно высокой.
4. Производительность установки может быть доведена до 1400 л/час при расходе энергии около 32 Ш в час на 1 м3 воды и при количестве бактерицидной энергии около 6000 у-Ш в секунду на 1 см2 поверхности облучаемого слоя воды (из расчета энергии излучения с
о
длиной волны 2537 А).
Следует особо подчеркнуть, что в наших опытах применялось искусственное заражение воды кишечной палочкой в таких количествах, которые не встречаются в питьевых водах обычных водоисточников, поэтому остаточное количество микроорганизмов, естественно, было значительным даже при гибели 99,99%. Возможная попытка трактовать результаты наших опытов только по остаточному количеству кишечной палочки и даже сравнивать это остаточное количество с коли-титром по ГОСТ в данном случае не может быть оправдана в силу массивности заражения, выходящей за пределы заражения естественных питьевых вод. Тем не менее, желая проверить результаты обеззараживания по коли-титру, мы это сделали и в результате ряда опытов при исходном коли-титре (до облучения) около 0,1 мл получили вполне удовлетворительные результаты: из засеваемых 300 мл облученной воды вырастали единичные колонии, не характерные для кишечной палочки.
Описанные исследования дают возможность еще раз подтвердить, что при применении ультрафиолетового облучения для дезинфекции воды (в частности, при использовании ламп типа БУВ) гибель микроорганизмов зависит от комплекса следующих факторов: времени облучения, его мощности, толщины слоя облучаемой воды, интенсивности перемешивания воды, массивности начального заражения, физико-хими-ческих свойств воды и особенно мутности ее
1 Работами Т. П. Богдановой на кафедре общей гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института имени И. М. Сеченова в 1955 г. доказана полная устойчивость бактерицидного эффекта в описываемой установке (отсутствие роста кишеч-
ной палочки в течение 3 суток и более после облучения принятыми дозами ультра-
фиолетовых лучей).
п. % ни
т ь» I 4 1 Sä, Я xfc ? cij Я- 5® Г) Ca. Iii ¡4 Таблица 5
Сводные данные результатов обеззараживания воды в установке ДВУ-2 с 3 лампами БУВ-15
1 Серии опытов Качество воды Прозрач-^ ность по производительность Толщина Время об- Количество микробов в 1 мл (среднее из всех посевов) Процент микробов, сохранивших жиз-
Снеллену (в см) установки (в л/час) слоя воды (в см) лучения (в секундах) до облучения после облучения неспособность после облучения
■ E
1 Московская водопроводная вода Более 30 1 044 5 50 30 000 3,5 0,01
2 То же........ То же 977 4,5 43,4 24 550 24 0,1
3 » »........ » » 986 4 42,8 4 400 2 0,05
4 Московская водопроводная вода + прудовая ....... 25 1231 5 42,7 47 000 12 0,03
5 Московская водопроводная вода + речная москворецкая .... 23 1 409 5,9 44,3 17 000 16 0,09
6 То же . . . ' ..... 23 1 200 5,5 48,3 126 000 170 0,13
7 Московская водопроводная вода с примесью глины..... 16 1036 5 50,8 1720 3 0,17
8 Московская водопроводная вода с примесью почвы и глины . 13 986 4,7 50 12 000 51 0,42
•
Установка ДВУ-2 в основном разрешает, как нам кажется, техническую сторону применения ультрафиолетового облучения для дезинфекции воды при местном и полевом водоснабжении. Установка очень экономична, проста по конструкции, не требует специального технического надзора при эксплуатации и может найти применение при наличии электротока в условиях колхозов, на полевых станах, в затонах, на пристанях, на вокзалах железных дорог, в лагерях, в частях армии и т. д.
Мы считаем, однако, необходимым отметить, что испытанная установка ДВУ-2 нуждается в некотором усовершенствовании: в использовании материалов, обладающих максимальной отражательной способностью (полированный алюминий), в улучшении формы отражателя и еще большем приближении ламп к поверхности воды, в уменьшении толщины перегородок, в автоблокировке подачи воды и подачи электроэнергии и других технических улучшениях. Техническое улучшение аппарата обеспечит ему еще большую эффективность и создаст определенную гарантию в получении нужных результатов, хотя и достигнутый нами эффект на установке кустарного изготовления в достаточной мере говорит о возможности широкого использования этого способа обеззараживания воды.
ЛИТЕРАТУРА
Глибин В. Ф., Гиг. и саи., 1953, № 3, стр. 11—14. — Данциг Н. М., Гиг. и сан., 1948, № 7, стр. 15—20.— Рошкович С. Л., Стерилизация невской воды ультрафиолетовыми лучами, СПБ, 1911. — Соколов В. Ф., в кн.: Акад. коммун, хоз-ва, научные труды, Сообщения по сан. технике, в. 2—3, стр. 24—32. — Троицкий В. Л. и Свиридова, Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол., 1935, т. 14» в. 6, стр. 912—923.—Углов" В. А., Военно-сан. дело, 1941, № 2, стр. 80—83.— Ультрафиолетовое излучение и гигиена, М., 1950.
Поступила 25/1 1955 г.
-й- -й- -А-
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НОВОГО ЖИЛИЩНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В МОСКВЕ (ПЕРИОД 1947—1951 гг.)
Санитарный врач Я. И. Андреева Из Московской городской санитарно-эпидемиологической станции
Партия и советское правительство проявляют большую заботу об удовлетворении растущих материальных и культурных потребностей советских людей. Особое внимание обращается на обеспечение населения здоровым благоустроенным жилищем.
Всесоюзное совещание строителей, архитекторов, работников промышленности строительных материалов, созванное ЦК КПСС и Советом Министров СССР в декабре 1954 г., поставило задачу улучшения качества проектирования зданий, планировки и застройки городов, создания удобных жилых домов, школ, больниц и других сооружений.
В связи с этим вопросы предупредительного и текущего санитарного надзора за жилищным строительством должны стать в центре внимания санитарных органов и, в частности, санитарной организации Москвы.
Санитарная организация Москвы, поставив перед собой задачу гигиенической оценки жилищного строительства, осуществленного в Москве в послевоенные годы, имела в виду санитарное обследование сочетать с проведением опроса населения о его оценке условий проживания в новых домах.
