Перспективы ультразвукового обеззараживания биологически очищенных сточных вод

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

УДК628.31:534-8

Ф. Ю. Ахмадуллина, В. С. Девятко, В. В. Захаров, Р. К. Закиров, О. В. Газизова

ПЕРСПЕКТИВЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ

БИОЛОГИЧЕСКИ ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Ключевые слова: низкочастотный ультразвук, обеззараживание сточных вод.

В работе представлены результаты, полученные по обеззараживанию совместно биологически очищенных хозяйственно-бытовых и химически загрязненных сточных вод производств органического синтеза низкочастотным ультразвуком. Получено адекватное регрессионное уравнение, представляющее собой параболическую зависимость.

Keywords: low-frequency ultrasound, disinfection of waste water.

This article reflects the results of mutual biologically puruficated household and chemically contaminated waste water of the organic synthesis products production by low-frequency ultrasound. The adequate regressive equation as parabolic type dependence was obtained

Введение

При очистке хозяйственно-бытовых стоков возникает опасность дополнительного микробиологического заражения водоприемников, несмотря на то, что механическая и биологическая очистки приводят к частичному обеззараживанию стоков. Так, при первичном отстаивании количество бактерий группы кишечной палочки снижается на 30-40%, а после вторичных отстойников эффективность обеззараживания обычно достигает 90-95% и более [1].

В связи с этим опасность возникновения заболеваний, распространяющихся с водой, возрастает. Поэтому предусматривается обязательная дезинфекция биологически очищенных стоков перед сбросом в водоприемники. В зависимости от объема обеззараживаемых стоков могут быть использованы следующие методы обеззараживания: озонирование, хлорирование, ультрафиолетовое и т.д.

Традиционный метод обеззараживания стоков -хлорирование. Можно отметить относительно низкую стоимость, продолжительность действия, что легко контролируется путем проверки на свободный хлор в сбрасываемых очищенных стоках. Согласно нормативам [2] в России рекомендуется поддерживать остаточное содержание хлора в обеззараженной воде не менее 0,3 мг/л, но и не более 0,5 мг/л.

Однако хлорирование создает ряд проблем: так, для некоторых видов рыб хлор оказывается опасным при концентрации 0,0002 мг/л [3]. Более опасная проблема - образование хлорированныхпроизвод-ных, отличающихся биорезистентностью, токсичностью и проявлением канцерогенных свойств [4]. Это относится к трихлорэтилену, трихлорэтану, три-хлорметану, хлороформу, четыреххлористому углероду, ПДК которых (для 3-х последних веществ составляет 0,06, 0,2 и 0,006 мг/л соответственно [5]), а в первую очередь к высокотоксичным диоксинам, образование которых возможно при хлорировании фенолсодержащих стоков. На сегодняшний день они наиболее сильные канцерогены: минимальная ле-

тальная доза - МЬБ = 3,1*10- моль/кг.По своей токсичности диоксины и фураны превосходят самые сильные яды: кураре (7,2*10-7), стрихнин (1,5*10-6), цианистый натрий (3,1*10-4) и уступают лишь природным токсинам ботилулинуса (3,3*10-17) и дифтерии (4,2*10-12) [6].

В связи с этим на сегодняшний день актуальными являются разработки по изысканию альтернативных способов обеззараживания стоков.

Материалы и методы

Объект исследования: хозяйственно -бытовые и сточные воды производств органического синтеза, прошедшие совместную биологическую очистку.

Определение количества бактерий группы кишечной палочки (БКГП) осуществляли методом прямого посева на среду Эндо с последующейинку-бацией посева при температуре 37 0С в течение 1824 часов и подсчетом колониеобразующих единиц КОЕ [7]. Число разведений устанавливали в каждом конкретном случае исходя из предполагаемого уровня обсемененности с таким расчетом, чтобы получить на чашках изолированные колонии бактерий группы кишечной палочки.

Расчет эффективности обеззараживания производили по формуле:

Э = (Мо-1Ч)/Ыо, где N0, N1 - число колиформных бактерий в контрольной и озвученной пробах воды.

Ультразвуковую обработку (УЗО) проб воды осуществляли на установке УЗДН-А при частоте 22 кГц.

Результаты и их обсуждение

Работа проводилась с реальными стоками, отобранными с очистных сооружений ОАО «Казань Оргсинтез».

Степень контаминации исследуемых проб воды, а также эффективность обеззараживания после ультразвуковой обработки определяли на основании показателя БГКП. Согласно этому, кишечная палоч-

ка является перспективным индикатором, так как содержание возбудителей кишечных инфекций является однимиз основных микробиологических показателей качества воды, согласно [8, 9], а также с возможностью сопоставления ранее полученных результатов [10] по эффективности различных методов обеззараживания (хлорирования, озонирования, ультразвука).

Как показали экспериментальные данные, зараженность стоков E. coli колебалась в широком интервале и составляла от 1 до 42 000 тысяч клеток в литре. Учитывая ранее полученные данные [10], экспериментальные исследования проводили при интенсивности озвучивания 10 Вт/см3 с обязательным фиксированием начальной и конечной температуры исследованных проб.

Таблица 1 - Эффективность обеззараживания стоков

таминации сточных вод на эффективность их обеззараживания в поле ультразвуковых волн (рис.1).

т, мин Температура БГКПИсх, тысяч клеток 3 в см Э,%

tn, 0C t, 0С

0 23 1 400 -

0,5 24 100

1 29 100

2 40 100

0 23 1 500 -

0,5 25 100

1 31 100

2 39 100

0 22 2 000 -

0,5 22 95,0

1 29 99,5

2 38 100

0 23 4 800 -

0,5 24 72,9

1 28 85,4

2 42 91,6

0 23 8 800 -

0,5 27 61,2

1 29 71,5

2 39 79,5

0 23 9 900 -

0,5 24 59,5

1 30 64,6

2 38 74,7

0 22 18 000 -

0,5 22 22,4

1 28 28,7

2 40 41,6

0 22 24 000 -

0,5 22 18,7

1 33 27,0

2 39 37,5

0 23 42 000 -

0,5 23 16,6

1 31 26,1

2 40 30,9

Анализ табличных данных однозначно свидетельствует о значительном влиянии начальной кон-

1 70

i 60

I 50

Ь 40

Sä

I

ЩШш

Ш

I

7,МПШ

1400  15 ос «2000 адоо ваС'О кээоо а 18000 .-21000 н 42000

Рис. 1 - Влияние обсемененности стока на его обеззараживание при УЗО

Увеличение начальной контаминации сточной воды приводит к снижению эффективности обеззараживания.

Что касается продолжительности озвучивания, положительное влияние данного фактора менее значимо в пределах изученного временного интервала (рис. 2).

: 4я 5"

f 30

2000 4800 ЭВ0С 5900 ! K I . ; WJ- осп i> г ) Л

Рис. 2 -Влияние продолжительности УЗО на обеззараживание стока

Полученные результаты свидетельствуют о том, что для эффективного обеззараживания сточных вод по БГКП при изученной интенсивности ультразвукового воздействия 10 Вт/см3 необходимо увеличение продолжительности ультразвуковой обработки при начальной обсемененности стоков более 3000 кл/см3. Поэтому при большой обсемененности хозяйственно-бытовых сточных вод, проходящих совместную биологическую очистку с химически загрязненными стоками, по-видимому, наиболее целесообразно использование комбинированных способов обеззараживания.

Литература

1. Методы обеззараживания сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. - 1998. -№2, - С. 2-5

2. ГОСТ 2874-73 "Вода питьевая"

3. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах: Справочник.- 2-е изд., перераб. И доп.-Л.: Химия, 1982-216 с.

4. Ревелль П. Среда нашего обитания. кн. вторая: Пер. с англ. / П. Ревелль, Ч. Ревелль. - М.: Мир. 1995.-296 с.

5. ГН 2.1.5.689-98. 2.15 Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водоемов.

6. Эйхлер В. Яды в нашей пище /В. Эйхлер. М. : Мир, 1986. 202 с.

7. МУК 4.2.1018-01. Санитарно-микробиологический анализ питьевой воды. - Введ. 2002-01.01.-М.: Издательство стандартов, 2002.-24с.

8. Герасимов Н.Г. Обеззараживание коммунальных питьевых вод: необходимость и возможность / Г.Н. Ге-

расимов // Водоснабжение и санитарная техника. - 2000. - №10.- с.32-36

9. Кошкин Н.И. Справочник по элементарной физике / Н.И. Кошкин, М.Г. Шириевич - М., наука, 1927. - 256с.

10. Закиров Р.К. Интенсификация процесса биологической очистки сточных вод с применением методов реа-гентной и ультразвуковой обработки: Дисс. ... канд. техн. наук. Казань, 2001.

© Ф. Ю. Ахмадуллина, ст. препод. каф. промышленной биотехнологии КНИТУ; В. С. Девятко, студент той же кафедры; В. В. Захаров, студент той же кафедры; Р. К. Закиров, к.т.н., доценттой же кафедры, zakrus@mail.ru; О. В. Газизова, к.т.н., доцент кафедры экономики КНИТУ.

© F. Yu. Akhmadiillina - heard teacher of department of industrial biotechnology Kazan National Research Technological University; V. S. Devyatko - student of department of industrial biotechnology Kazan National Research Technological University; V. V. Zakharov- student of department of industrial biotechnology Kazan National Research Technological University; R. K Zakirov - candidate of technical science, assistant professor of department of industrial biotechnology Kazan National Research Technological University, zakrus@mail.ru; O. V. Gazizova - candidate of technical science assistant professor of department of economy Kazan National Research Technological University.