Разработка научно-методических основ использования природных минеральных сорбентов (кремней) для улучшения качества питьевой воды, усиле

Улучшение качества питьевой воды

МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГЛАВНОЕ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

(ВМедА)

Экз.№  

 

УДК

№ госрегистрац.

Инв. № ________ 

 

ОТЧЕТ

о научно-исследовательской  работе по теме № 4.00.101 п.8, шифр "Кремень"

РАЗРАБОТКА НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ (КРЕМНЕЙ) ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, УСИЛЕНИЯ ЕЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ 

 

СОГЛАСОВАНО Заместитель начальника академии по научной работе, Заслуженный деятель науки РФ, Член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор, полковник медицинской службы Ю.Лобзин

15 апреля 2002 г. 

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ Начальник академии Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор генерал-майор медицинской службы Б.Гайдар

15 апреля 2002 г. 

 

ВрИД начальника НИЦ  ВМедА доктор медицинских наук профессор  полковник медицинской службы		С.Пелешок 19.03.2002г.
ВрИД начальника НИО  питания и водоснабжения НИЦ  ВМедА кандидат медицинских наук полковник медицинской службы		В.Майдан 18.03.2002г.
Научный руководитель ВрИД заместителя начальника НИО питания  и водоснабжения НИЦ ВМедА  кандидат медицинских наук майор  медицинской службы		П.Панов 18.03.2002г.
Ответственный исполнитель  старший научный сотрудник НИО питания и водоснабжения НИЦ ВМедА кандидат биологических наук		Е.Сорокалетова 18.03.2002г.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2002

СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

Научный руководитель работы|: ВрИД заместителя начальника НИО  питания и водоснабжения кандидат медицинских наук майор медицинской службы		П.Панов 18.03.2002г.
Ответственный исполнитель: старший научный сотрудник НИО  питания и водоснабжения кандидат биологических наук		Е.Сорокалетова (реферат, введение, 18.03.2002г.  разделы 1, 2, 3, заключение)
Младший научный сотрудник НИО питания и водоснабжения		Е.Гвардина 18.03.2002г.
Младший научный сотрудник  НИО питания и водоснабжения		Е.Кравченко (раздел 1) 18.03.2002г.
Младший научный сотрудник  НИО питания и водоснабжения		И.Коновалова 18.03.2002г.
Доцент кафедры ОВГ кандидат медицинских наук		В.Нарыков 18.03.2002г. (раздел 1, реферат,  введение, заключение)
Начальник научно-исследовательского отдела доктор медицинских наук профессор  полковник медицинской службы		С.Матвеев 18.03.2002г.

РЕФЕРАТ

Отчет - 77 стр., 1 кн., 20 табл., 146 ист.

КАЧЕСТВО ВОДЫ, ОЧИСТКА ВОДЫ, ПРИРОДНЫЕ

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОРБЕНТЫ

Объектом исследования являлись природные минеральные  сорбенты (ПМС), перспективные для применения в процессах очистки и кондиционирования воды: шунгит, кремень, глауконитовый известняк.

Цель работы заключалась в экспериментальной оценке эффективности использования природных минеральных сорбентов для очистки и кондиционирования воды.

При проведении НИР современными биологическими и  физико-химическими методами показано, что ПМС эффективно очищают воду от загрязнений. Для очистки воды от ионов тяжелых металлов наиболее перспективными ПМС оказались кремень и глауконитовый известняк. Их эффективность превосходит активированный уголь (АУ) и шунгит.

Все изученные  ПМС удаляют фенол из воды в концентрации до 50 ПДК. При более высоких концентрациях фенола эффективность шунгита выше, чем кремня и глауконитового известняка при всех параметрах модельной воды.

ПМС очищают  воду от избыточного содержания ионов  железа, причем шунгит по эффективности превосходит АУ, кремень и глауконитовый известняк в 2 раза.

ПМС имеют выраженные сорбционные свойства в отношении  бактерий Е.соli штамм К12, спор В.subtilis и С. реrfringes, снижая содержание микробных агентов не менее, чем в тысячу раз.

Шунгит проявляет специфическую активность в устранении из воды частиц радикальной и ион-радикальной природы, значительно превосходя в этом отношении как кремень и глауконитовый известняк, так и АУ ( в 56, 36 и 31 раз соответственно).

Вода, обработанная ПМС, улучшает свое качество за счет глубокой очистки от химических загрязнений, снижения токсичности, а также повышает биологическую активность за счет обогащения эссенциальными макро- и микроэлементами.

Технологии и  очистные устройства, использующие ПМС  не уступая, а в ряде случаев превосходя по эффективности АУ, на порядок дешевле по себестоимости. Россия располагает мощной сырьевой базой ПМС, что делает их использование перспективным в водоочистке.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ  

 

АУ	активированный уголь
ВОЗ	всемирная организация  здравоохранения
ИЗВ	индекс загрязненности воды
ПАВ	поверхностно-активные вещества
ПДК	предельно-допустимая концентрация
ПМС	природные минеральные  сорбенты
хоп	хлорорганические пестициды

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

	стр.
ВВЕДЕНИЕ ...........................................................................	7
1. КАЧЕСТВО ПИТЬЕВОЙ  ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕГО УЛУЧШЕНИЯ (Выбор направления  исследований) .......................................	9
1.1. Качество воды водоисточников ............................................	9
1.2. Существующие и  перспективные способы улучшения  качества воды ...............................................................................	14
1.3. Природные минеральные  сорбенты - перспективные материалы в процессах улучшения качества воды......................................	20
1.3.1. Углеродсодержащие  породы - шунгиты.................... ......	22
1.3.2. Кремнеземные и  кремнистые породы....................... ......	25
1.3.1. Карбонатные породы ........................................... ......	28
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ...............................	30
3. ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКОЕ  ИЗУЧЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ  МИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ  КАЧЕСТВА ВОДЫ........................................... .............................	34
3.1. Влияние природных  минеральных сорбентов на органолептические  свойства воды.............................................	34
3.2. Влияние природных  минеральных сорбентов на химический состав воды.....................................................................	36
3.2.1. Неорганические токсиканты.......................................	36
3.2.2. Органические токсиканты .........................................	42
3.3. Влияние природных минеральных сорбентов на микробиологичекие показатели воды ....................................	47
3.4. Токсико-гигиеническая  оценка воды, прошедшей фильтрацию  через фильтры, содержащие природные  минеральные сорбенты.........................................................................	51
3.5. Биологическое действие  воды, активированной кремнем..............	58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................	60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.................................	66

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность  настоящего исследования связана с  усилением антропогенного и техногенного влияния на биосферу в Российской Федерации /1-7/.

Наибольший пресс  экотоксичности испытывает водная среда, являясь конечным резервуаром большинства загрязняющих веществ. За последние 30 лет изменилась структура использования воды, что выразилось в резком увеличении социальной составляющей водопользования. Доля хозяйственно-питьевого водоснабжения выросла с 9% в 1970 г. до 21% в 1999 г. /8/. В связи с этим реально существует проблема качества питьевой воды, определяемая загрязнением природной воды, неудовлетворительной очисткой ее на водопроводных станциях, вторичным загрязнением в разводящих сетях. В сложившейся на сегодняшний день ситуации наиболее перспективным подходом к обеспечению населения РФ и личного состава ВС качественной питьевой водой является применение средств и методов дополнительной очистки и подготовки воды в месте использования, в том числе, в местах дислокации сил армии и флота /9/.

В настоящее  время водоочистка становится одним  из самых распространенных технологических  процессов. Этим определяется особенная  актуальность вопроса удешевления  очистки питьевой, технической и сточных вод. В этой связи весьма перспективным представляется применение природных сорбентов, месторождения которых имеются на территории РФ. В литературе появляется все больше сообщений об эффективности применения природных сорбентов для удаления из воды дисперсных примесей, нефти и нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, красителей, радиоактивных загрязнений и др. /10÷16/.

Сегодня при  использовании природных сорбентов  для удаления из воды указанных веществ, как правило, господствует эмпирический подход, что затрудняет проведение технологических процессов в оптимальных условиях.

В этой связи  необходима разработка научных основ  использования природных сорбентов в водоподготовке, для чего следует суммировать имеющиеся сведения об их применении, а также наметить рациональные пути их использования в конкретных технологических процессах водоочистки.

Цель работы заключалась в экспериментальной оценке эффективности использования природных минеральных сорбентов для очистки и кондиционирования воды.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Оценить эффективность  природных минеральных сорбентов  в процессах очистки питьевой  воды от химических и микробиологических загрязнений.

2. Изучить токсико-гигиенические показатели воды, прошедшей очистку на природных минеральных сорбентах (ПМС).

3. Изучить биологическое  действие воды, прошедшей очистку  на ПМС.

4. Оценить возможность  применения ПМС для индивидуальной  и коллективной доочистки питьевой  воды.

Настоящая работа выполнена в НИЛ перспективных  технологий очистки воды НИО питания и водоснабжения НИЦ Военно-медицинской академии с января 2000 по март 2002 года в соответствии с Директивой ГВМУ МО РФ №161/7/4/3979 от 05.08.99 г.

В НИР нашли  свое развитие исследования, проводившиеся  в Военно-медицинской академии в 1993 ÷ 2001 годах и получившие отражение в ряде отчетов, статей и монографии /17÷24/.

1. КАЧЕСТВО ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И СПОСОБЫ ЕГО ЛУЧШЕНИЯ (Выбор направления исследований)

1.1. Качество воды водоисточников

По данным Государственного водного кадастра наиболее распространенными загрязняющими веществами поверхностных вод суши являются нефтепродукты, фенолы, хлорорганические пестициды (ХОП), легкоокисляемые органические вещества, соединения меди и цинка. В некоторых районах обнаруживаются комплексы никеля, аммонийный и нитритный азот, а также специфические поллютанты, характерные для отдельных производств - лигнин, лигносульфонаты, ксантогенаты, метилмеркаптан, анилин /25/.

В последние  годы на фоне некоторого снижения валового объема водоотведения прослеживается тенденция к увеличению удельного веса сбрасываемых в водные объекты неочищенных сточных вод /8/. По данным Минприроды общий объем загрязненных сточных вод, сбрасываемых в водоемы составляет 28 км³/год, из них нормативно очищенных только 10% (2,8 км³). В коммунальном хозяйстве очищается только 13% стоков. В водоемы страны ежегодно сбрасывается 1000 т цинка, 700 т никеля, 150 т меди и хрома и 120 т кадмия. Данного количества токсикантов достаточно для загрязнения более 500 км³ воды, что сопоставимо с годовым стоком рек России /26÷28 /.

В ряде мест среднегодовая  концентрация загрязняющих веществ  превышает 5 ПДК по трем и более  показателям (в р. Неве - д.Новосаратовка, р.Нарве - г.Иван-город, р.Онеге - с.Порог, р.Сев. Двине - с.Усть-Пинега) /25/.

В водохранилище  Пролетарское - Ростовская обл., р.Пелымма, р.Обь и др. среднегодовая концентрация нефтепродуктов, фенолов, соединений меди составила не менее 30 ПДК /25/.

Случаи экстремально высокого уровня загрязненности воды наблюдались в р.Пуртсе (фенолы 213÷240 ПДК), р.Косьве (соединения железа - 157 ПДК, соединения меди - 160 ПДК), р.Чусовой (соединения хрома - 720 ПДК), Братском вдхр. (метилмеркаптан - 300-500 ПДК), р.Клязьме (нефтепродукты - 176 ПДК), р.Охинке (нефтепродукты - 120 ПДК) /25/.

Особую опасность  представляют аварийные ситуации на производствах, когда в воду попадают вредные вещества в концентрациях до 1000 ПДК /29, 30/.