Микробиологический контроль эффективности современных физических методов обеззараживания питьевой воды

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Л.Е. Саруханова, Е.Г. Волина

Кафедра микробиологии и вирусологии Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, 8, Москва, Россия, 117198

A.В. Егоркин

Отделение радиационных технологий и оборудования

ФГУП ВНИИТФА Варшавское шоссе, 46, Москва, Россия, 115230

И.Ю. Трусов

ОАО НИИТФА Варшавское шоссе, 46, Москва, Россия, 115230

B.С. Шибуня

Кафедра нанотехнологий МИСиС

Ленинский проспект, 4, Москва, Россия, 117936

Проведено сравнительное исследование выживаемости бактерий в воде при различных физических способах ее обеззараживания.

Ключевые слова: общее микробное число, кишечная палочка, акустические колебания, пучок электронов, озоновоздушная смесь.

Вода является естественной средой обитания микроорганизмов. Наибольшее их количество представлено сапрофитными бактериями, относящимися к родам Micrococcus, Sarcina, Pseudomonas, Clostridium, Proteus, а также дрожжами и плесневыми грибами.

Для патогенных микроорганизмов вода — неблагоприятный биотоп. Однако некоторые из них попадают туда с различными стоками, в которых могут содержаться выделения из организма человека, теплокровных животных и птиц. Нередко они попадают в водоемы при купании, стирке белья, водопое скота, стекают с дождевыми потоками с участков земли. Несмотря на то, что для патогенных микроорганизмов вода является неблагоприятной средой обитания, многие из них сохраняют в этом биотопе жизнеспособность и становятся причиной инфекционных заболеваний.

Известно, что водный путь передачи характерен для возбудителей брюшного тифа, шигеллеза, амебиаза, холеры, лептоспироза, полиомиелита, гепатитов и др. Так, например, холерный вибрион способен не только выживать, но даже размножаться в теплой воде прибрежной зоны, имеющей щелочной рН. Длительность выживания этих патогенных микроорганизмов в воде обусловлена совокупностью ряда факторов: климатогеографических, условий аэрации, глубины водоема, скорости течения, его солености, рН и др.

Очистка питьевой воды от микробного загрязнения и контроль ее качества остаются одной из первоочередных задач санитарной микробиологии.

В настоящее время применяются различные методы обеззараживания питьевой воды, каждый из которых обладает определенными недостатками.

Так, один из них — хлорирование, при котором в обрабатываемую воду с целью уничтожения микроорганизмов добавляют хлорсодержащие ингредиенты в высоких дозах. При этом ухудшаются органолептические свойства воды и возрастают затраты на приобретение реагентов. Эффективно обеззараживание воды путем ее озонирования. Однако при этом велики расходы как на дорогостоящий озон, так и на оборудование каталитической нейтрализации газа, не прореагировавшего в процессе обеззараживания воды.

Целью настоящей работы явилась сравнительная оценка эффективности современных физических методов обеззараживания питьевой воды.

Материалы и методы. Материалом для исследования послужили образцы так называемой «сырой воды», взятой из источника водоснабжения г. Москвы для последующей очистки. Определяли 2 показателя — общее микробное число и выживаемость кишечной палочки, которая относится к санитарно-показательным бактериям (группа БГКП).

Посевной материал (суспензию Escherichia coli) вносили в соответствующие пробы воды перед обработкой различными физическими методами. Суспензию E. coli готовили путем смыва физиологическим раствором чистой культуры бактерий, выращенных на МПА. Для определения количества жизнеспособных клеток готовили разведения исходной суспензии 1:10—1:107 в стерильной дистиллированной воде. Из каждого разведения по 1 мл засевали на дифференциально-диагностическую среду Эндо. Посевы инкубировали в термостате при температуре 37 ПС в течение 24 ч. Подсчитывали выросшие колонии и умножали их количество на степень разведения (КОЕ/мл). Было приготовлено 3 объема посевного материала по 30,0 мл. Этот посевной материал вносили в три емкости воды объемом 130 л каждая. Подсчитывали общее микробное число и содержание E. coli в контролях и после обработки воды различными физическими методами.

Обеззараживание питьевой воды проводили разными методами и в различных сочетаниях:

— акустическими колебаниями широкого спектра частот (АК), возбуждаемыми гидроакустическим генератором;

— электронно-лучевой обработкой пучком электронов (ЭЛО), создаваемых ускорителем, разработанным сотрудниками ФГУП ВНИИТФА;

— озоновоздушной смесью (ОВС), подаваемой через озонатор под давлением 1 атм.

Источником акустических колебаний являлся генератор «ножевого» типа с частотой колебаний 8 кгц, степенью разряжения 0,9 атм и интенсивностью колебаний 2,5 вт/см2.

Из обработанных в различных режимах общих объемов воды производили забор проб стерильным шприцем по 10,0 мл для бактериологических исследований, каждое из которых проводилось в трех повторностях.

Методы обработки исходных объемов воды с внесенным посевным материалом состоял из:

Саруханова Л.Е. и др. Микробиологический контроль эффективности современных.

1) озвучивания в течение 10 мин. АК с одновременной подачей ОВС;

2) озвучивания в течение 3 мин. АК с подачей озоновоздушной смеси и электронно-лучевой обработкой;

3) электронно-лучевой обработки в течение 3 мин. Полученные результаты обработаны статистически (М  т). Результаты и обсуждение. Было проанализировано 11 проб воды, из которых

2 контроля и 9 обработанных различными методами, указанными выше. Полученные результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Определение общего микробного числа и количества кишечной палочки в образцах воды при различных методах обеззараживания

№ образца Метод обработки Общее микробное число

Контроль 1 (2,5  0,63) • 105 0

Контроль 2 (9,3  1,37) • 105 (6,8  1,06) • 105

№ 1 АК + ОВС (5,1  0,93) • 103 (9,2  1,3) • 102

№ 2 АК + ОВС + ЭЛО 20  6,07 0

№ 3 ЭЛО (2,6  0,13) • 103 0

Примечание: АК — акустические колебания, ОВС — озоновоздушная смесь, ЭЛО -электронно-лучевая обработка.

В контроле № 1 приведено общее количество бактерий, содержащихся в исследуемой воде, до внесения в нее суспензии кишечной палочки. Оно составило (2,5  0,63) х105 кл/мл. После добавления посевного материала, содержащего кишечную палочку, общее количество бактерий достигло (9,3  1,37)х105 кл/мл, а на среде Эндо количество колоний E coli было равно (6,8  1,06)х105 КОЕ/мл (контроль № 2).

При обработке воды методом №1 (АК + ОВС) общее микробное число снизилось на два порядка и составило (5,1  0,93) х103 кл/мл, а количество кишечной палочки — на три порядка (9,2  1,3)х 102 КОЕ/мл.

Применение сочетанного метода обеззараживания АК + ОВС + ЭЛО (метод № 2) в течение 3 мин., привело к снижению общего микробного числа до уровня 10—30 кл/мл при полном отсутствии кишечной палочки.

При использовании ЭЛО (метод №3) для очистки воды от микробного загрязнения также отмечено снижение общего микробного числа до (2,6  0,13)  103 и полное отсутствие кишечной палочки.

Проведенные исследования показывают целесообразность и перспективность применения метода совместного воздействия акустических колебаний, создаваемых генератором «ножевого» типа, при одновременной электронно-лучевой и озоновоздушной обработке воды с целью ее обеззараживания. При обработке воды пучком электронов вырабатывается озон, выбросы которого в атмосферу недопустимы. Гидроакустический излучатель затягивает озон в резонаторные камеры генератора акустических колебаний, диспергирует его на мельчайшие пузырьки, дополнительно способствуя стерилизации за счет окисления. Применение акустической обработки исключает процесс каталитической нейтрализации озона, требующий специального оборудования.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Малышева З.Г., Уголькова Н.В. Санитарно -микробиологическое исследование воды // В кн. «Руководство по мед. микробиологии. Общая и санитарная микробиология» / Под ред. А.С. Лабинской, Е.Г. Волиной. — М.: Изд-во «Бином», 2009. — С. 836—868.

[2] Ванюшкин Б.М., Кузелев Н.Р., Упадышев Л.Б. и др. Способ обеззараживания воды. Патент № 2290370 от 22.03.2005.

MICROBIOLOGICAL CONTROL OF THE EFFICACY OF MODERN PHYSICAL METHODS OF DRINKING WATER DISINFECTION

L.E. Sarukhanova, E.G. Volina

Department of Microbiology and Virusology Peoples' Friendship University of Russia Miklukho-Maklaya str., ,8Moscow, Russia, 117198

A.V. Egorkin

FSUE VNIITFA (Federal State Unitary Enterprise — Russian Scientific Research Institute of Technical Physics and Automation) Varshavskoe hw., 46, Moscow, Russia, 115230

I.Yu. Trousov

JST NIITFA Varshavskoe hw., 46, Moscow, Russia, 115230

V.S. Shibunya

Nanotechnology Department MISIS (National University of Science and Technology) Leninsky av., 4, Moscow, Russia, 117936

A comparative study of the bacteria survival in water decontaminated by various physical methods is conducted.

Key words: total microbial count, Escherichia coli (E. coli), acoustic oscillations, electron beam, ozone air mixture.