УДК 53.047+628.16 • Випуск 6 (34) / 2021 • 99-104 сторінки
Чарний Д.В., Ярощук Д.А., Пугач О.В., Смірнова Г.Ф., Мусіч О.Г., Стоколос М.О., Ніколенко В.А., Тіщенко І.В. Чернова Н.М.
Ярощук Д.А., інженер., Державна установа «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України», ORCID:0000-0003-0190-8611, mitya.yaroshchuk@gmail.com
Пугач О.В., м.н.с., Державна установа «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України», ORCID:0000-0002-1378-3820, pav281082@gmail.com
Смірнова Г.Ф., с.н.с., кандидат біологічних наук, «Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К.Заболотного НАН України» ORCID:0000-0001-9402-9821, gf-smirnova@ukr.net
Мусіч О.Г., с.н.с. кандидат біологічних наук, ДУ «ІГНС НАН України» ORCID:0000-0003-3874-741X, nad79eva@ukr.net
Стоколос М.О., м.н.с., Державна установа «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» ORCID:0000-0002-0471-1526, IGNS_Stokolos@nas.gov.ua
Ніколенко В.А., провідний інженер, Державна установа «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України», ORCID:0000-0002-9714-147X, borey@i.ua
Тіщенко І.В., головний технолог, Державна установа «Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України» ORCID:0000-0002-1943-5333, biriuk@i.ua
Чернова Н.М., к.т.н., доцент, Національний університет харчових технологій, ORCID: 0000-0002-5197-3430, notochka@ukr.net
Анотація
На сьогоднішній день через низьку ефективність використовуваних технологій знезараження сполуками, які містять хлор, враховуючи зростаючу кількість хлоррезистивних мікроорганізмів, актуальним є питання впровадження альтернативних методів знезараження у сфері водопостачання та водовідведення. Одним із таких альтернативних методів є обробка рідин плазмою розряду електричного струму. У статті описано наші досліди з обробки різних типів води з поверхневих джерел у м. Києві та води, навмисно зараженої кишковою паличкою (Escherichia coli (E. coli)). Досліди проводилися на лабораторній установці з циркуляційним насосом та реактором ежекторного типу з інтегрованими електродами, в якому відбувається формування водоповітряної суміші, якою проходить електричний розряд. Реактором знезараження і одночасно пристроєм утворення гетерогенного водоповітряного середовища слугує ежектор із введеними у нього електродами, на які надходять імпульси електричного струму. Розряди ініціюють цілий спектр різних фізико-хімічних явищ, таких як сильне електричне поле, інтенсивне ультрафіолетове випромінювання, ударні хвилі надлишкового тиску і, особливо, утворення різних високоактивних хімічних речовин, таких як радикали (OH•, H•, O•) і молекули (H2O2, H2, O2, O3). Усі ці фізико-хімічні процеси, які відбуваються протягом самого розряду, наприклад, утворення і дія короткоживучих радикалів, та дія порівняно довгоживучих окислювачів. Вивчення впливу концентрації мікроорганізмів на швидкість і повноту знезараження води проводили на технічній (водопровідній) воді з внесенням до реакційної ємності змиву з двох пробірок тест-культури. Це забезпечило початкову концентрацію E. coli 3,4 ∙ 106 КУО/см3. Обробка води протягом 30 секунд знизила концентрацію мікроорганізмів на два порядки (до 5,4 ∙ 104). Через 1 хвилину обробки цей показник знизився до 1,7 ∙ 102, а після закінчення 3 хвилин у пробах реєстрували 5,2 КУО/см3, тобто оброблена вода відповідала показникам практично чистої води. Досліди довели ефективність знезараження плазмовим методом навіть для рідин із концентрацією мікроорганізмів, яка значно перевищує гранично допустимі. Вміст мікроорганізмів до та після обробки встановлювали методом граничного розведення зразків із подальшим висіванням на поживному середовищі в чашках Петрі.
Ключові слова: вода, водопостачання, знезараження, бактерії, плазма, електричний розряд.
Стаття
Література
- Белинский В.В. Импульсный коронный разряд на поверхность электропроводящей жидкости и его использование для обработки воды. В.В. Белинский, И.В. Божко, Д.В. Чарный. Технічна електродинаміка. – 2010. No. 3. P. 21–27.
- Божко И.В. Исследование эффективности очистки воды от органических примесей импульсными разрядами / И. В. Божко, Д. В. Чарный. Технічна електродинаміка. 2013. No. 3. P. 81–86.
- Bereka V. Efficiency of plasma treatment of water contaminated with persistent organic molecules / V. Bereka, I. Boshko, D. Charny. Journal of Environmental Engineering and Science. 2020. Vol. 15, No. 3. 1-8. P. 91–100.
- Божко І.В. SOS-генератор для електророзрядних технологій на основі імпульсного бар’єрного розряду / І.В. Божко, В. І. Зозулев, В. В. Кобильчак. Технічна електродинаміка. 2016. No. 2. P. 63–68.
- A. Fridman. Plasma chemistry, Cambridge university press, ISBN 978-0-521-84735-3, 2008.
- B.R. Locke, M. Sato, P. Sunka, M.R. Hoffmann, J.S. Chang. Electrohydraulic discharge and nonthermal plasma for water treatment. Ind. Eng. Chem. Res., vol. 20, pp.1-15, 2006 .
- Ruma, P. Lukes, N. Aoki, E. Spetlikova, S. H. R. Hosseini, T. Sakugawa and H. Akiyama, Effects of pulse frequency of input power on the physical and chemical properties of pulsed streamer discharge plasmas in water, J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 46, pp. 1-10, 2013.
- ДСанПіН 2.2.4-171-10. Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною. 2010.
- Кашницева М.Л. Перечень рыбохозяйственых нормативов, предельно допустимых концентраций (гдк) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (обув) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М. Л. Кашницева, О. А. Черникова, Н. А. Шиленко. М : ВНИРО, 1999. 304 p.
- Красовский Г. Н. СанПиН no4630–88. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения Г. Н. Красовский. 1988.
- Захаренко М. О. Санітарно-гігієнічні вимоги до води та водопостачання сільськогосподарських підприємств. Навчальний посібник. М.О. Захаренко, В.М. Поляковський, Л.В. Шевченко. Вінниця :Видавничий центр ВНАУ, 2012. 244 p.
- ДСТУ 4808:2007 Джерела централізованого питного водопостачання. Гігієнічні та екологічні вимоги щодо якості води і правила вибирання. 2007.
- Антипчук А. Ф. Водна мікробіологія . А.Ф. Антипчук, І.Ю. Кірєєва. К. : Кондор, 2005. 256 p.