CC BY
13
• 7universum.com
universum:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_апрель. 2021 г.
ПЕРСПЕКТИВА СИНЕРГИИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С МЕТОДОМ КОАГУЛЯЦИИ ПРОТИВ ПАТОГЕНОВ
Бобоёров Равшан Атабекович
канд. техн. наук,
доц. кафедры "Информатика, автоматизация и управления Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: mailto:[email protected]
Ульмасбаев Анвар Шухратович
магистрант кафедры "Информатика, автоматизация и управления ", Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
№ 4 (85)
PERSPECTIVE OF THE SYNERGY OF ULTRAVIOLET RADIATION WITH THE METHOD OF COAGULATION AGAINST PATHOGENS
Ravshan Boboyorov
Candidate of technical sciences, associate professor of department "Informatics, Automation and Control" of the Tashkent chemical-technological institute,
Uzbekistan, Tashkent
Anvar Ulmasbaev
Master student of department "Informatics, Automation and Control" of the Tashkent chemical-technological institute,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В этой статье рассматривается перспективность ультрафиолетового (УФ) обеззараживания воды в комбинации с методом коагуляции, в качестве подходящей замены дезинфекции хлором при обеззараживании патогенов.
ABSTRACT
This article explores the perspective of ultraviolet (UV) water disinfection in combination with the coagulation method, as a suitable replacement for chlorine disinfection in the disinfection of pathogens.
Ключевые слова: ультрафиолетовое излучение, метод коагуляции, комбинирование установок, дисперсия, патогены.
Keywords: ultraviolet radiation, coagulation method, combination of installations, dispersion, pathogens.
В период пандемии коронавируса (СОУГО-19), обострилась нужда в высокоэффективных методах и устройствах обеззараживания вредных бактерий и вирусов (патогенов). Наряду с остальными дезинфицирующими средствами, ультрафиолетовое излучение показало себя высокоэффективным в обеззараживании воздуха, воды и различных поверхностей [1]. Таким образом, ультрафиолетовое излучение, занимает важное место в обеззараживании патогенов.
Безопасность питьевой воды часто ставится под угрозу из-за наличия болезнетворных микроорганизмов, таких как вирусы и бактерии. Многие вирусы и бактерии происходят из, например, плохой санитарии, наводнений и поверхностных стоков или неисправности систем очистки сточных вод.
Установки по очистке питьевой воды обезвреживают большое количество патогенов за счет традиционных предварительных обработок, включая процессы хлорирования, осаждения и фильтрации, но дезинфекция должна применяться для инактивации патогенов и обеспечения безопасности питьевой воды. УФ обеззараживание широко применяется для контроля микробного загрязнения питьевой воды, сточных вод и различных промышленных вод. УФ обеззараживание может уничтожать микроорганизмы без ухудшения вкуса или запаха воды и без образования побочных продуктов дезинфекции. Кроме того, для УФ-обработки требуется лишь короткое время воздействия, что приводит к минимальным требованиям к занимаемому пространству и не вызывает коррозию в системе распределения воды.
Библиографическое описание: Бобоёров Р.А., Ульмасбаев А.Ш. Перспектива синергии ультрафиолетового излучения с методом коагуляции против патогенов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 4(85). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/11461 (дата обращения: 25.04.2021).
№ 4 (85)
AuiSli
ж те;
7universum.com
universum:
технические науки
апрель, 2021 г.
Практическое применение УФ-дезинфекции основывается на бактерицидной способности облучения УФ-С и УФ-В при длине волны X = 200-280 нм (рис. 1) [3], которое повреждает нуклеиновые кислоты микроорганизмов путем поглощения нуклеотидов, строительных блоков РНК и ДНК.
Обеззараживающий эффект ультрафиолета, в первую очередь, базируется на фотохимических реакциях, которые под его воздействием происходят изменения в структуре молекул РНК и ДНК. В ДНК
ультрафиолетовое излучение взаимодействует с ти-мином (одним из четырех нуклеотидов, которые образуют спираль ДНК). После УФ-излучения, находящиеся рядом тимины образуют димер — прочное соединение двух оснований в одно целое. Чем дольше ультрафиолет воздействует на ДНК, тем больше формируется димеров, что способствует утрате способности их деления и к последующей гибели патогенов.
Рисунок 1. Спектр электромагнитного излучения
Потенциальный недостаток заключается в том, что УФ-излучение не может гарантировать безопасную питьевую воду, если система распределения загрязнена дисперсными частицами, такими как, концентрации токсичных тяжёлых металлов (кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВ'ы), лекарственные препараты и гормоны, которые также могут попасть в систему водоснабжения, что влечет падение эффективности УФ-излучения.
У разных вирусов также есть различия в устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Например, вирусу гепатита А требуется УФ-доза всего 0,184 мВт / см2 для достижения 4 Log 10-сокращения. Устойчивые вирусы, такие как аденовирус и MS2-бактериофаг, достигают 2-4 Log 10 -сокращения при УФ-дозах 48-226 мВт / см2 [3]. М82-бактериофаг часто используется в качестве индикатора вирусов (например, суррогатного вируса) в питьевой воде, поскольку его размер и структура аналогичны многим кишечным вирусам, и его легко количественно проанализировать в лаборатории.
УФ-облучение можно комбинировать с химическими методами для достижения большей эффективности дезинфекции, чем при использовании любого из них по отдельности.
Установки очистки питьевой воды часто комбинируют УФ обеззараживание и хлорирование последовательно, так что сначала идет УФ, а затем хлорирование. Это комбинированное обеззараживание показало высокую инактивацию вирусов в лабораторных экспериментах; например, 4 Log 10 -сокращение аденовирусов было достигнуто с УФ-дозой 10 мВт / см2 с последующим введением 0,17 мг свободного CI2 / л за время контакта всего 1,5 мин.
Однако, эта комбинация дала противоречивые результаты в отношении синергизма, т.е., инактивация вирусов при комбинированном обеззараживании не всегда была выше, чем сумма инактиваций, полученных при однократном обеззараживании.
Напротив, высокая эффективность и безопасность во время экспериментов наблюдалась при использовании ультрафиолетового излучения и метода коагуляции. Например, сочетание обработки 0,15 мг AICI3 / л и УФ-дозы 50 мВт / см2 дало 4 Log 10 - сокращения для аденовирусов, что было выше, чем сумма сокращений, полученных с помощью только CI2 или УФ-обработки. Так, порядок комбинации коагуляции с реагентами AICI3, за которым следует УФ обеззараживание, может иметь потенциал для дезинфекции и требует более подробного изучения.
Таким образом, были изучены дозы УФ-излучения и комбинированное обеззараживание с использованием доз AlCl3 с коротким временем контакта и дозой УФ-излучения, а также эффективность комбинаций УФ-облучения с методом коагуляции, при дезинфекции, чтобы выяснить возможные синерги-ческие эффекты этих обработок.
Метод коагуляции — это слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты -более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления мелких (первичных). Первичные частицы в таких агрегатах соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсионной) среды. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц и уменьшением их общего
№ 4 (85)
AunÎ
Ж te;
7universum.com
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2021 г.
числа в объеме дисперсионной среды (в нашем случае - жидкости). Слипание однородных частиц называется гомокоагуляцией, а разнородных - гетеро-коагуляцией.
Обработка загрязненной воды коагулянтами применяется для ее очистки от взвешенных веществ и снижения цветности. При этом происходит осаждение тяжелых металлов, по свойствам близких к вводимому в раствор коагулянту. Процессы коагуляции применяются в тех случаях, когда скорость естественного осаждения загрязняющих частиц очень мала. Чаще всего обработка коагулянтами производится для очистки воды открытых водоемов. При этом, наряду с очисткой воды от взвешенных веществ, происходит также удаление из нее планктонных организмов, веществ, которые обуславливают цветность, существенно снижается бактериальная загрязненность. Эффективность процессов коагуляции и флокуляции зависит от правильного выбора способов осветления воды и ее умягчения известью.
При очистке поверхностных вод следует учитывать, что мутная вода содержит взвешенные и легко осаждающиеся твердые вещества. Значительная часть трудно осаждающихся твердых частиц может находиться в коллоидном состоянии. В состав коллоидных частиц, встречающихся в природной и возвратных водах, входят глина, диоксид кремния, тяжелые металлы, пигменты, а также твердые органические вещества (остатки мертвых организмов).
Процедура очистки воды вначале проводилась методом коагуляции. После обработки реагентами А1С1з в установке коагуляции, вода поступала в резервуар, где перед подачей потребителям, проводилось дополнительное обеззараживание при помощи ультрафиолетового излучения. Кривые на рис. 2 отображают высокую степень инактивации патогенов (для измерения количества микроорганизмов применялся метод подсчета гетеротрофных пластин (НРС) при температуре 220С и 370С). Обеспечивалась хорошая очистка воды, выражаемая в инактивации микробов.
Рисунок 2. Результаты дезинфекции при помощи системы комбинированного применения
коагуляции и УФ обеззараживания
В отличие от индивидуальной обработки методом коагуляции или УФ-обработкой, комбинированная обработка с дозировкой коагулянта с последующими дозами УФ-излучения показала высокие значения синергизма и эффективно инактивировала патогены. Значения синергизма были ниже, если
порядок комбинированного обеззараживания был изменен на противоположный. Таким образом, комбинированная обработка методом коагуляции с последующим ультрафиолетовым излучением имеет высокую перспективу для дезинфекции патогенов.
Список литературы:
1. Камруков А.С., Козлов Н.П., Шашковский С.Г., Яловик М.С. Новые биоцидные ультрафиолетовые технологии и аппараты для санитарии, микробиологии и медицины // Безопасность жизнедеятельности. 2003. № 1 - с. 32-41.
2. Волощук В.М., Седунов Ю.С. Процессы коагуляции в дисперсных системах. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. -с. 320.
3. Bolton J.R., Cotton C.A. The ultraviolet disinfection handbook. American Water Works Association, 2011.
