Суды зарарсыздандырудың физикалық әдістері

Ультракүлгін сәулелеу Зарарсыздандырудың физикалық әдістерінен өңдеудің ультракүлгін әдісі ең көп қолданылып келеді. Ультракүлгін (УК) деп көрінетін күлгін жарыққа қарамағанда көбірек энергиясы бар электромагнитті толқындар спектрының көзге көрінбейтін бөлігін атайды. УК-сәулелеу толқын ұзындығының 100 бастап 200 нм дейінгі диапазонын қамтиды. Толқын ұзындығының 100 бастап 200 нм дейін ауытқуын қатты немесе ваккумды ультракүлгін деп атайды. Олардың энергиясы органикалық молекулаларды бұзу үшін жеткілікті. Толқын ұзындығының 200 бастап 400 нм дейін ауытқуы арнайы сынап, амальгамды және ксенонды шамдарда генерацияланады және су мен ауаны әртүрлі микроорганизмдерден зарарсыздандыру үшін кеңінен қолданылады. ­Өңделетін судағы сәулелеу қарқындылығын өлшеуге, бақылауға және өңделетін судың сапасына байланысты қарқындылықты автоматты түрде реттеуді қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін сезгіш датчиктермен жабдықталған УК-қондырғыларының жаңа конструктивті шешімдері осы әдісті бәсекеге қабілетті қылды, оны құны бойынша хлорлаумен салыстыруға болады. УК сәулелер суға түскенде оларды судың өзі де және еріген немесе қалқып тұрған күйде судағы заттар да сіңіреді. Судың сіңіру қабілеті сіңіру коэффициентімен сипатталады, оның сандық көрсеткіші қалыңдығы 1 см судың қабаты сіңірген бактерицидті сәулелеу үлесін көрсетеді. УК-сәулелеу мөлшерлері өңделген судың сапасына және оның мақсатына қарай ауытқиды. Әр түрлі суларда өнеркәсіптік УК-жүйелерін пайдалану тәжірибесі пайдалану және энергетикалық жағынан қарағанда қолайлысы құрамында 30 мг/дм3 аспайтын өлшенген бөлшектер бар, түстілігі 500-600 град., құрамында 2-3 мг/дм3 аспайтын темір бар су болып табылады. Осы сипаттамалар зарарсыздандырудың УК-технологияларының бәсекеге қабілетті шегін анықтайды. Суды зарарсыздандыратын УК-қондырғыларын шетелде көптеген өндірушілер шығарады. Олардың өнімділігі «жуғыштың астына» орнатылатын тұрмыстық жүйелер үшін сағатына литрден бастап қалалық жүйелер үшін бірнеше мың м3/сағатқа дейін ауытқиды. Суды ультракүлгін сәулелеумен өңдеу суды дайындаудың реагентсіз, физикалық әдістерінің қатарына жатады. Ультракүлгінмен сәулелеудің екі әдісі бар – толқындардың кең спектрімен импульсті және толқынның таңдалған диапазонында тұрақты. УК-сәулелеудің зарарсыздандыру әсері бірінші кезекте ДНК және РНК молекулаларының құрамындағы фотохимиялық реакцияның әсерімен өтетіне негізделген, бұл олардың қайта қалпына келтірілмейтін зақымдануларға алып келеді. Бұдан басқа, УК-сәулелеу әрекеті мембраналар мен микроорганизмдердің клеткалы жақтарының бұзылуын тудырады. Осың бәрі түпкілікті жағдайда олардың жойылуына алып келеді. Бір жағынан, УК-сәулелеу судың химиялық құрамын, оның қолайлы органолептикалық қасиетін өзгертпейді, басқа жағынан суды тікелей зарарсыздандырғаннан кейін ол қолданылмаса суды тұтынушыға дейін тасымалдау кезінде оны консерациялау үшін суға химиялық зат (мысалы, хлорреагенттің аз мөлшері) қосу қажет. Суды УК-сәулелеу микроорганизмдерді инактивтейді. Суды зарарсыздандыру тиімділігі (УК-сәулелеу әсерімен жойылған микроорганизмдердің мөлшері) сәулелеудің орташа қарқындылығына (мВт/см2) және оның әсер ету уақытына (с) пропорционалды. Осы екі шаманы жүргізу сәулелеу мөлшері (мДж/см2) деп аталады және микроорганизмге жеткізілген бактерицидті энергияның шамасы болып табылады. Ауыз суды зарарсыздандыру үшін РФ Денсаулықминінің нұсқаулықтарымен (43) регламенттелген УК-сәулелеудің ең төменгі мөлшері 16 мДж/см2 болып келеді. Ол судағы патогендік бактериялардың кемінде 5 ретке, ал индикаторлы бактериялар бойынша 2-6 ретке азаюын қамтамасыз етеді. Фотохимиялық процестердің рН пен судың температурасына қатысы жоқ, оның химиялық құрамына елеусіз қатысы бар. Өлшенгендердің болуы жұмыстың режимін таңдаған кезде міндетті тұрде ескерілуі тиіс, себебі ластануларды қалқалайды және сәулелердің бір бөлігін сіңіреді. Су сапасының қорытынды көрсеткіштерінің (түсі, бұлдырлығы, қышқылдануы, ОХТ, ОБТ) УК-зарарсыздандыру тиімділіне әсері бойынша Ф. Ф. Эрисман атындағы гигиена ҒЗИ (РФ) жүргізілген зерттеулер мынадай диапазонда өзен суының құрамындағы ауытқулар: түсі - 20-50 градус,бұлдырлығы - 1-30 мг/л, перманганатті қышқылдану - 6-14 мг О2/л, ОХТ - 29-63 мг/л, ОБТ - 5-10 мг/л коли-индекс пен ОМЧ нормативтік көрсеткіштеріне қол жеткізу үшін қажетті сәулелеу мөлшеріне әсер етпейтінін көрсетті. УК-зарарсыздандыру саласындағы әлемдік көшбасшылар жұмысының тәжірибесі УК-сәулелеуден кейін 145 мг/л бұлдырлығымен және 3000000 коли-индексінде колиформді бактериялардың болмауына қол жеткізіледі. Суды УК-өңдеудің ең маңызды сапасы іс жүзінде қажеттілерден едәуір асатын мөлшерлердің өзінде оның физикалық және химиялық сипаттамаларын өзгертпейді. Суды УК-зарарсыздандыру әдісінің кеңінен қолданылуы мынадай құндылықтармен түсіндіріледі: *судағы әр түрлі микроорганизмдерге әсер етудің әмбебаптылығы және тиімділігі; *адамның өмірі мен денсаулығы үшін экологиялығы, қауіпсіздігі; *төмен пайдалану шығыстары; *қондырғыларға қызмет көрсетудің қарапайымдылығы. Суды зарарсыздандырудың УК-қондырғылары мыналармен жинақталуы тиіс: зарарсыздандыру камерасындағы УК-сәулелеу қарқындылығын өлшеу датчиктерімен; ең аз сіңірілген мөлшердің азаюы туралы сигнал беретін автоматика жүйесімен; шамдардың жұмыс істеу уақытының есептегіштермен және олардың дұрыстылығының индикаторларымен; сынаманы іріктейтіндермен және кварцті тыстармен тазарту жүйесімен. Осы қондырғылардың құны жоғары және оларды аз өндіретін қондырғыларда қолдану олардың бағасын бірден ұлғайтады. Шамдарды кепілдікті ресурсты жұмсағаннан кейін ауыстыру ұсынылады. Қондырғыдағы шамдардың саны оның өнімділігіне, мақсатына, үлгісіне және өңделетін судың сапасына байланысты болады. Корпустың ұзындығы пайдаланылатын шамдардың үлгісімен анықталады. сынапты/амальгамды шамдарды жағу үшін арнайы жағдайларды жасау қажет болғандықтан барлық қондырғыларда іске қосу-реттеу құралдары, ал ірілерінде – басқару мен бақылаудың арнайы блоктар бар. Жұмыстың жоғары сенімділігін қамтамасыз ету үшін шамдардың елеусіз энергияны жұмсайтынын ескере отырып, тұрақты жануында оларды пайдалануды қалайды. Кварцевті құбырларды тазарту не механикалық тәсілмен, не химиялық жуумен, не оларды үйлестіріп жүргіледі. УК шамдар ресурстарын жұмсағаннан кейін ауыстырылады. Суды тазарту құрылыстарында УК-қондырғыларды орналастырудың әртүрлі нұсқалары бар, басында сияқты соңында да суды дайындаудың технологиялық байланысы. Оңтайлы орынды таңдау нақты тазарту құрылыстарындағы технологиялық зерттеулердің нәтижелері бойынша анықталады. УК-сәулелеу әрекеті аппараттың көлемімен шектелетінін ескере отырып, көптеген жағдайларда суды өңдеу оны тұтынушыға берердің алдында процестің соңында жүргізу орынды. Белсенді хлордың елеусіз мөлшерін жіберу әрекеттен кейінгі әсерді қамтамасыз етеді, яғни су қайта тұқымданбайды. Суды УК-зарарсыздандырудың тиімділігін зарарсыздандырудың басқа әдістері мен физикалық әсерлерін үйлестіру жолымен қосымша арттыруға болады. Сонымен, суды бірмезгілде УК-өңдеу кезінде кавитациямен (ультрадыбыспен) және ультракүлгінмен өңдеу зарарсыздандырудың сенімділігін арттыруға мүмкіндік береді, өлшенген заттарды бұзу салдарынан (сарқынды сулардағы салдардан сияқты), бұл ретте УК-сәулелеу мөлшерлері дәл сондай болып сақталады. Суды күміспен, мыспен, йодпен өңдеу де осындай нәтижені береді. Алайда ҚР СжС жүйелерінде осы технологияларды қолдану мүмкіндігін қосымша қарау және зерделеу керек. 100–200 нм айналасындағы қатты УК-сәулелеу суда еріген оттегінің молекулаларынан озонның пайда болуын тудырады және органикалық қосылыстардың молекулаларына тікелей әсер етеді. Қуатты импульсті ксенонды шамдарды пайдаланған кезде бұл суды мұнай өнімдерінің ластануынан, пестицидтерден, уытты және мутагендік циклді органикалық қосылыстардан терең фотохимиялық тазарту мүмкіндігін береді, сонымен қатар броматтар және формальдегид сияқты жоғары уытты органикалық заттардың пайда болуына алып келеді, оның нәтижесінде белгіленген параметрлер бойынша суды қатаң бақылау қажет болады. УК-зарарсыздандыруды пайдаланған кезде зарарсыздандыру процесіне әсер ететін барлық факторларды ескеру қажет. Қазіргі уақытта УК-сәулелеудің микроорганизмдердің әр түрлеріне әсері бойынша кең материал жиналған, олар ультракүлгінге тұрақтылығы бойынша мынадай қатар құрады: вегетативті бактериялар > қарапайым цисталары> вирустар > бактериалды споралар. Бұл ретте, УК-сәулелеу хлорға қарағанда вирустарға едәуір тиімдірек әсер етеді. Тотықтырғыш технологияларға қарағанда УК-сәулелеу судың химиялық құрамын өзгертпейді. УК-зарарсыздандыру дәрежесі сызықтық емес, УК-сәулелеу мөлшерін ұлғайтумен экспоненциалды артады, сондықтан өнделетін судың белгіленген шығындары кезінде УК-қуатын елеусіз ұлғайту зарарсыздандыру дәрежесін бірнеше рет арттырады. Суды ультрасүзгілеу және зарарсыздандырудың басқа физикалық әдістері Суды ультрасүзгілеу – суды тазарту тәсілі, онда су қысыммен ұсақ тесіктердің 0,002-0,1 мкм мөлшерімен мембрана арқылы жіберіледі. Ресурс үнемдейтін капиллярлы ультрасүзгілі мембраналар (жартылай талшықты) кеңінен таралған, оларда альтернативті технологиялардан гөрі мынадай басымды экономикалық және сапалы ерекшеліктер бар: *1-2 атм. төмен жұмыс қысымы кезінде суды тиімді ультражіңішке сүзгілеу; *тазартылған ауыз суының тұратын құнынан 5 есе азаюы; *алынған алаңның 3 есе азаюы; *пайдаланылатын реагенттердің 10 еседен артық азаюы; *тұтынылатын су шығыстарының 2 есе азаюы; *энергия шығыстарын 2 есе азайту; *қарапайым автоматизация; *өлшенген заттардың толық жойылуы; *дезинфекция (бактериялар и вирустардың 99,99% жою); *суды тазарту (судың бұлдырлығы пен түсін азайту); *суды темір мен марганецтен тазартудың жоғары дәрежесі; *коллоидті кремний мен органикалық заттарды тиімді жою; *суды ультражіңішке тазалау (сүзгілеу дәрежесі 0,01 микрон); *ультрасүзгілеу табиғи судың тұздық құрамын сақтауға мүмкіндік береді; *жаңа жабдықты орналастыру үшін ғимарат салуға көптеген шығындар азаяды. Қалыпты модульдері Суды дезинфекциялау кезінде ультрасүзгілеудің қалыпты модулдері осы әдістің жоғары технологиялық және санитарлық сенімділігін көрсете отырып, кемінде 99,99 % деңгейінде бактериялар мен вирустардың жойылуын қамтамасыз етеді. Суды дезинфекциялаудың дәстүрлі әдістерімен салыстырсақ (ультракүлгін зарарсыздандыру, хлорлау, озонмен тазарту, хлор диоксидінің мөлшерленуі және т.б.), онда ультрасүзгілеу кезінде микроорганизмдер судан физикалық жойылады. Бұл ультрасүзгілі мембранадағы ұсақ тесіктердің диаметрі вирустар немесе бактериялар (вирус – 0,02…0,4 мкм, бактерия – 0,4…1,0 мкм, ұсақ тесік – 0,01 мкм) көлемінен елеулі азырақ болуымен түсіндіріледі. Судағы микроорганизмдер мұндай кедергі арқылы өте алмайды. Сонымен, суды бірінші рет хлорлау қажет емес, ал зарарсыздандыру тұтынушыға суды берердің алдында тікелей жүргізіледі. Ескерілетін жағдайлар Ультрасүзгілеу бірмезгілде тазарту үшін және зарарсыздандыру үшін де қолданылады. Ультрасүзгілеу кезінде судан ерімейтін қоспалар жойылады. Бактериялар, вирустар, бактериялар споралары, паразиттер, паразиттер жұмыртқалары – осының барлығы ультрасүзгілеу мембранасында, елеуіште де алынады. Аталған микробиологиялық агенттер көлемдері бойынша ультрасүзгілеу мембранасының ұяшықтарына қарағанда ірілеу және одан геометрикалық өтпейді. Яғни ультрасүзгілеу – химиялық реагенттерді тұрақты қолданбай суды тазартудың тек физикалық тәсілі болып келеді. Ультракүлгін сәулелеумен салыстырғанда суды ультрасүзгілеумен зарарсыздандыру тиімдірек болып келеді, себебі зарарсыздандыру дәрежесі бірге жүретін факторлардан аз байланысты болады. Сонымен, ультракүлгін сәулесі түсірілген суда бактериялардың көлеміне ұқсас механикалық қоспалар болса, онда бактериялар осы механикалық қоспалардың көлеңкелерінде тығыла алады. Сәйкесінше зарарсыздандыру тиімділігі егер ультракүлгін сәулелеу бір қатар жағдайларда (су микроорганизмдермен қатты ластанғанда) ғана ультрасүзгілеуді толықтырады, бірақ ешқашан суды алдын ала ұзақ дайындамай, атап айтқанда оны ультрасүзгілеу жүзеге асырады, оның орнын ауыстырмайды. Электр импульсті әдіс Соңғы жылдар ішінде сұйықтықтарды зарарсыздандырудың электр импульсті әдістерін әзірленіп жатыр, олар сұйықтықтағы жоғары вольтты разрядты жүзеге асыруға негізделген. Сұйықтықтағы импульсті заряд кавитацион болмыстардың, гипохлорит-иондардың, белсенді радикалдардың, сондай-ақ разряд арнасынан УК-сәулелеудің туындауына ықпал етеді. Зарарсыздандырудың осы әдісін зерделеудің жеткілікті ұзақ тарихына қарамастан, оны іске асыру әлі күнге дейін стенді сынақтар кезеңінен шыққан жоқ. Суды: *жедел электрлі зарядтармен, қуаты аз электрлі разрядтармен *ауыспалы электр тоғымен өңдеу *магнитпен өңдеу, термоөңдеу *ультрадыбыспен өңдеу *микросүзгілеу *радиациялы зарарсыздандыру сияқты зарарсыздандырудың басқа физикалық әдістері жоғары энергия сыйымдылығына немесе аппаратураның қиындылығына байланысты, сондай-ақ суды өңдеу процесінде пайда болатын қосылыстар зерделенбегендіктен сирек қолданылады. Олардың көбі таза ғылыми әзірлеу сатысында тұр. Дереккөздер