книги из ГПНТБ / Кожинов В.Ф. Озонирование воды

Т а б л и ц а 6

сооружениями. Обработка воды озоном целесообразна только после ее осветления, благодаря чему потребная доза озона не превышает 2,5 мг/л для условий канала в среднем за год. При этом достигается устойчивое действие озона во времени.

Приведенные выше отечественные и зарубежные данные показывают, что кишечная палочка, являясь наиболее стойкой к действию окислителей из всей группы кишечных бактерий, быстро погибает при озонировании. Как эти материалы, так и результаты специального исследования, выполненного К. К. Врочинским под руководством Р. Д. Габовича [23], позволяют сде­ лать вывод, что при обработке воды озоном кишечная палочка вполне может служить косвенным показателем эффективности обеззараживания воды. -

Действие озона на споры, цисты и другие патогенные мик­ робы. Кроме большой способности уничтожения бактерий озон обладает высокой эффективностью в уничтожении спор, цист (bilharsiasis) и многих других патогенных микробов. ^ Исследования Брингманна {15] и других микробиологов показали, что действие озона на указанные организмы являет­

ся всегда наиболее быстрым и результативным. В частности,-,

[24], показали, что озон обладает высоким спорицидным эф­ фектом. Озон пропускали в течение определенного времени через воду дистиллированную, водопроводную, колодезную, речную и прудовую, зараженную спорами антракоида. Полное обеззараживание загрязненных естественных вод, содержав-

30

Т а б л и ц а 7

загрязнения последней. Озонопоглощаемость воды составляла: дистиллированной 2—5 мг/л, водопроводной 7—14 мг/л, пру­ довой 34—52 мг/л. Время насыщения озоном составляло для

31

ный эффект озона. Из рис. 17 видно, что при наличии остаточ­ ного озона в количестве 0,01 мг/л продолжительность уничто­ жения Escherichia coli составляла около 2 мин. При наличии

Тщательное исследование действия озона на суспензии из чистых культур патогенных бактерий, которые могут встречать­ ся в воде, произвели Дайкермэн, Кэстребирти и Фоллер [25]. Озон вводился путем диффузии мелкими Пузырьками в раз­ личных концентрациях с разной продолжительностью контакта. Вода с температурой 28°С поступала из городского водопро­ вода, т. е. отвечала обычному качественному стандарту. Ре­ зультаты испытаний приведены в табл. 8.

Авторы проделали аналогичные последования с речной во­ дой, содержащей естественные загрязнения (табл. 9).

Исследования ■показали, что бактерицидное действие озона проявляется значительнее в водах, содержащих весьма малое количество органических веществ. Все виды бактерий погибают

Bacillus subtilis, для устранения которой требуется более про­ должительное время воздействия озона.

Ньютон и Джонс [15] изучали действие озона на цисты1 Endamoeba hystolica и нашли его весьма цистицидным. Кессел, Эллисон, Марта Кейм, Мария Квайрс и Глекнер [15] провели серию опытов для выявления действия хлора и озона на цисты Endamoeba hystolica и на бактерии, сопутствующие этим куль­ турам. Концентрации на 1 мл составляли: для цист— 100, для бактерий — 500 000— 1 000 000. Испытания выполнялись отдель-. но с тремя обеззараживающими агентами — жидким хлором', гипохлоритом кальция и озоном. Температура растворов при испытании составляла 27°С.

Полученные результаты указанных исследователей сведе­ ны в табл. 10, где время цистицида в минутах дано в функции от величины pH и способа обработки. Таким образом, по

1 Цисты — плотные •оболочки, образующиеся вокруг одноклеточных орга­ низмов (например, жгутиковых, корненожек) ’ при их размножении, а также в неблагоприятных для них условиях (например, при пересыхании водоемов

(Ит. п.).

32

Т а б л и ц а 8

заключению авторов исследования, время, потребное для унич­ тожения диет и сопутствующих бактерий озоном с остаточной

меньше сказывается на действии озона, чем на действии хло­ ра, что особенно заметно в интервале значений рН = 6-р9.

Вирулицидное действие озона. Озон оказывает резко выра­ женное, быстрое и радикальное воздействие на многие виру-

сы. Механизм этого явления объясняется полным окислением вирусной материи.

Еще в период с 1943 по 1956 г. ряд специалистов США и

34

1.Уничтожение вируса хлором достигается дозой 0,1 мг/л при температуре воды 18°С; при температуре воды 7°С доза хлора должна быть не менее 0,25 мг/л.

2.Нейтрализация вируса с помощью озона достигается

дозой 0,1 мг/л при температуре воды 18°С; для холодной воды с температурой 7°С доза озона должна быть повышена

чем связанный хлор. Остаточный озон в количестве 0,15 мг/л лишает активности вирус при разбавлении в '/soo за 4 мин, а

действие'хлора и озона на вирус полиомиелита. Исследования выполнялись на двух видах вируса MV и LE.

Выводы экспериментаторов следующие. Раствор газообраз­ ного хлора или гипохлорита с остаточным содержанием хлора 0,5 мг/л не обеспечивал нейтрализацию вируса LE при раз­ бавлении в Viooo после 90 мин контакта, а вирус LE становил­ ся бездейственным только через 180 мин. Содержание остаточ­

30 мин. На основе этих исследований авторы полагают, что в равных экспериментальных условиях идентичного рода вирусы

личиной 0,5—1 мг/л.

Недавно во Франции были проведены новые эксперименты по определению инактивирующей способности озона по отно­ шению к различным вирусам, в частности, вызывающим полиомиелит (и к .другим энтеровирусам).

Гомелла [30] в сотрудничестве с Институтом Пастера и Лабораторией гигиены г. Парижа (д-р Куан) показал, что существует пороговая концентрация озона 0,3 г/мг, выше кото­ рой инактивация является полной. Если эта пороговая кон­ центрация 0 3. сохраняется в течение хотя бы 4 мин, то коэф-

фициент инактивации превышает 99,99% для всех присутство­ вавших вначале вирусов, независимо от того, брали ли при эксперименте речную фильтрованную или дистиллированную воду. На рис. 18 представлены результаты динамических ис­ пытаний. По оси ординат отложены величины показателей вирусной взвеси, которые выражены количеством зараженных частиц в 1 см3 дистиллированной воды. По оси абсцисс отло­ жено время, показывающее изменения в содержании вируса,

Время В мин

Рис. 18. Воздействие возрастающих Рис. 19. Воздействие возрастающих концентраций озона на вирусную концентраций озона на вирусную суспензию в дистиллированной воде суспензию в фильтрованной воде

р. Сены (район Парижа)

которое вызвано воздействием всевозрастающих концентраций озона. Эти изменения титра вирусной взвеси отмечались каж­ дые 3 мин. Выход остаточного озона в мг/л показан для каж­ дой из точек наблюдений, обозначенных на рис. 18 цифрами

I—1I1.

На рис. 19 показано воздействие всевозрастающих концеж-о раций озона на вирусную суспензию в фильтровальной воде р. Сены, взятой в разных створах — в Шуази ле Руа 1 и в Сюрене 2.

В самом начале обработки воды, даже при отсутствии вы­ хода остаточного озона, содержание вируса быстро падает в течение 4 мин с 104 р/ (международных единиц) до менее чем 102 р/ на 1 см3 в дистиллированной и до 10 р/ на 1 см3 в фильтрованной воде. Следовательно, озон, еще не поддающий­ ся обнаруживанию, уже в некоторой мере воздействует на

•:36

вирус. Далее, когда выход остаточного озона увеличивается, обезвреживание продолжается, но весьма медленно, в течение 6 мин содержание вируса уменьшается только с 102 до 10 ц/ на 1 см3 в дистилированной воде и с 10 до 1 р/ на 1 см3 в фильтрованной воде. Таким образом, вследствие небольшого ко­ личества оставшегося вируса обезвреживание его становится более затруднительным.

Наконец, когда концентрация остаточного озона превышает 0,4 мг/л, процесс обезвреживания вируса идет очень быстро и становится тотальным по прошествии немногим более 3 мин.

Эти результаты наблюдений практически одинаковы как для дистиллированной, так и для фильтрованной воды.

В обоих случаях наблюдается каталитическое уоиление окисляющего действия кислорода, присутствующего в исполь­ зуемом озонированном воздухе. Иначе говоря, вирулицидное действие озона имеет, по-видимому, каталитическую природу. Следует также отметить, что хотя хлор и двуокись хлора обес­ печивают достаточное бактерицидное действие, но они не поз­ воляют производить вирулицидную обработку. Дело в том, что инактивация вирусов соединениями хлора требует очень высо­ кой концентрации и весьма значительной продолжительности контакта — порядка 48 ч.

Влияние озона на жизнедеятельность гидробионтов. Дайкермэн, Кэстребирти и Фоллер [25] обнаружили, что озон бо­ лее действен для устранения микроводорослей и простейших, чем хлор. Так, например, озон в количестве 15 мг/л за 3 мин разрушает виды простейших организмов, которые сохраняют стойкость при обработке воды дозой хлора 250 A te/л в течение более продолжительного времени.

На экспериментальной установке Восточной водопроводной чСтанции (Москва) проведены исследования по влиянию озона на жизнедеятельность гидробионтов [8]. В результате озони­ рования воды клетки фитопланктона обесцвечивались, хроматофор отставал от стенок и сбивался в комочек. Для гибели водорослей оказалась достаточной доза озона 0,5—1 мг/л. Личинки моллюска дрейсеены при дозе озона 0,9—1 мг/л по­ гибали в количестве 90%, при дозе озона 2 мг/л — 98%, а при дозе 3 мг/л погибали полностью. Для уничтожения взрослых форм моллюска дрейсеены оказалось необходимым увеличить продолжительность контакта озона с водой. При 30-минутном контакте и дозе 2,2 мг/л погибало 80% взрослых форм мол­ люсков дрейсеены. Очень чувствительны к озону пиявки: при дозе озона 1 мг/л с поверхности пиявок сходит слизь, тело их сжимается и прекращаются движения. Для полной гибели та­ ких представителей зоопланктона, как циклопы, олигохеты, дафнии, коловратки, требуется доза озона 2 мг/л. При такой же дозе озона погибает только 75% ветвистоусых рачков. Наиболее стойкими по отношению к озону являются хироно-

37

Миды, водяные клещи, которые не погибали даже при дозе озона 3—4 мг/л (кстати сказать, эти организмы весьма устой­ чивы и по отношению к хлору).

3. ОБЕСЦВЕЧИВАНИЕ ВОДЫ ОЗОНИРОВАНИЕМ

Цветность воды свойственна природным источникам, имею­ щим примесь болотных вод. В них всегда содержатся почвен­ ные. гумусовые вещества, представленные фульвокислотами и коллоидальными частицами гуминовых кислот, которые при­ дают воде желтоватый оттенок разной интенсивности.

Обесцвечивание воды может быть достигнуто путем:

1)коагулирования с последующим фильтрованием, что особенно целесообразно, если вещества, придающие цветность, находятся в коллоидальном состоянии;

2)окисления соединений, вызывающих цветность воды, ко­ торые превращаются в более простые молекулы, не имеющие окраски.

Необходимо отметить, что фульвокислоты-, относящиеся к группе креповых кислот, не осаждаются гидроокисью алюми­ ния. Поддаются такому осаждению апокреновые фульвокисло­ ты, которые, как правило, являются более окрашенными химическими соединениями по сравнению с хреновыми фуль­ вокислотами.

Устойчивость гумусовых веществ по отношению к окислите­ лям также различна. Растворенные вещества (гумиты), нахо­ дящиеся в природных водах, сравнительно легко поддаются окислению озоном. Между тем снижение цветности на 1 град, вызванной фульвокислотами, требует в 1,5 раза большей .дозы озона, чем для гумино.вых кислот.

На рис. 20 представлен график, характеризующий воздейст­ вие озона на цветность воды. Кривая 1 показывает, что исход­ ная вода с цветностью 65 град может быть доведена до стан­ дартной цветности 20 град при дозе озона порядка 2,5 мг/л. Для полного обесцвечивания сильно окрашенной воды, т. е. для снижения цветности с 65 до 0,2 град необходима, по данным французских специалистов, доза озона 10 мг/л [13].

На рис. 20 нанесена также кривая 2, характеризующая ре­ зультаты опытов по устранению цветности волжской воды на Восточной водопроводной станции в Москве [8]. При исходной цветности волжской воды 43 град стандартная цветность

20град достигалась введением озона в количестве 1—1,5 мг/л. Исследования ИОНХ АН УССР [7] по обработке озоном

воды Днепра установили эффективность этого процесса по от­ ношению к высокоцветным природным водам. Опыты проводи­ лись на сконструированной в лаборатории установке с озонато­ ром трубчатого типа. Напряжение на клеммах озонатора

38

составляло 15 тыс. в, а содержание озона в смеси его с возду­ хом достигало 10 г/м3.

График, приведенный, на рис. 21, иллюстрирует снижение цветности днепровской воды в разное время года при различ­ ной продолжительности контакта озона с водой. В большинстве случаев оказывался достаточным 10-минутный контакт, а при 20-минутном контакте цветность воды во всех случаях доводи­ лась до стандарта (20 град). Как видно из графика, относи­ тельное снижение цветности воды в разные периоды года

Продолжительность контакта азана . с Водой В мин

39