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

Эффективность шунгита в отношении снижения окисляемости воды оказалась на одном  уровне с АУ. Кремень и глауконитовый  известняк значительно (в 2,5 раза) и  достоверно уступали в эффективности АУ при разных исходных значениях окисляемости.

Одними из наиболее типичных и распространенных загрязнителей  акваторий являются соединения фенольной  природы. Их присутствие определяется как техногенными факторами, так  и природными веществами гуминовой природы /30, 32, 122/.

В таблице 10 представлены результаты изучения эффективности  применения ПМС для удаления из модельной  водопроводной воды загрязнений фенолом.

Таблица 10.

Содержание фенола (Х±х) в модельной водопроводной  воде до и после пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание фенола в  воде, мг/л
Исходное	. Тип фильтра
	Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
34,5 ± 1,5 1,5 ± 0,1 0,05 ± 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001	11,1 ± 0,5 0.01 ± 0.001* < 0.001	0,08 ± 0,003* 0,002 ± 0,001* < 0,001	<0,001 <0,001 <0,001	<0,001 <0,001 <0,001

 

 

Примечание: 1. Жесткость  воды - 0,8 ÷ 0.9 мг-экв/л, цветность - 10⁰;

2. ПДК фенола - 0,001 мг/л;

3. * курсив - различие с контролем достоверно.

При исходной концентрации фенола в модельной водопроводной  воде 0, 05 мг/л во всех вариантах опыта (для всех использованных ПМС и АУ) его концентрация после прохождения через фильтр была ниже чувствительности метода определения (<0,001 мг/л) и, соответственно, ниже ПДК.

При более высоких  исходных концентрациях (1,5 ÷ 34,5 мг/л) наблюдались различия в эффективности ПМС и АУ. Так, шунгит и фильтр "Царевин ключ", также как и АУ удаляли фенол из воды до концентрации ниже ПДК (значения концентрации фенола достоверно не различались для разных сорбентов). 

 

Использование глауконитового известняка при исходной концентрации фенола 1,5 мг/л снизило содержание загрязнителя до концентрации, близкой к ПДК (0,002±0,001 мг/л). В этой же ситуации использование фильтра с кремнем привело к снижению концентрации фенола до 0,01 мг/л, что составляет 10 ПДК.

При исходной концентрации фенола 34,5 мг/л применение фильтра с кремнем привело к снижению содержания загрязнителя в 3 раза (до 11,1 мг/л), а применение глауконита снизило концентрацию фенола в 431 раз (до 0,08 мг/л).

Из приведенных результатов анализа следует, что все испытанные ПМС успешно справлялись с удалением из водопроводной воды фенола на уровне 0,05 мг/л (что составляет 50 ПДК). Более высокие концентрации фенола (1,5 ÷ 34,5 мг/л), характерные для промышленных сточных вод, удалялись до уровня ПДК для питьевой воды шунгитом, а также с помощью фильтра, содержащего комплекс из всех трех ПМС. При этом эффективность шунгита и фильтра "Царевин ключ" достоверно не уступала эффективности АУ.

В таблице 11 представлены результаты изучения эффективности применения ПМС для удаления фенола из воды повышенной жесткости.

Как и при  изучении эффективности удаления фенола из модельной водопроводной воды, так и в данном случае, при исходной концентрации 0,05 мг/л во всех вариантах  опыта концентрация фенола после прохождения через фильтры с ПМС была ниже ПДК и их эффективность достоверно не отличалась от АУ. 

 

Таблица 11.

Содержание фенола (Х±х) в модельной воде с жесткостью 7,2 мг-экв/л

до и после  пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание фенола в воде, мг/л
Исходное	Тип фильтра
	Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
34,5 ± 1,5 1,5 ± 0,1 0,05 ± 0,001	0,001 < 0.001 < 0.001	9,3 ± 0,5* 0,05 ± 0,01* < 0,001	3,0 ± 0,2* 0,001 < 0,001	0,001 < 0,001 < 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001

 

 

Примечание: 1. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

2. АУ - фильтр  с активированным углем - контроль;

3. ПДК фенола - 0,001 мг/л;

4. * курсив - различие с контролем достоверно.

Различия в  эффективности ПМС наблюдались  при высоких концентрациях фенола: при концентрации 1,5 мг/л шунгит, глауконитовый известняк и фильтр "Царевин ключ", также как и АУ, удаляли фенол из воды до уровня ниже ПДК. Кремень при данной исходной концентрации снижал уровень фенола в 30 раз (до 0,05 мг/л), что превышает ПДК для питьевой воды в 50 раз (различия с контролем достоверны).

При исходной концентрации фенола 34,5 мг/л применение фильтра  с кремнем привело к снижению содержания загрязнителя в 3,7 раза (до 9,3 мг/л), а применение глауконитового известняка снизило концентрацию фенола в 11,5 раза (до 3,0 мг/л) (различия с контролем достоверны). Шунгит, фильтр "Царевин ключ" и АУ удаляли фенол до уровня ниже ПДК.

В таблице 12 представлены результаты изучения эффективности  применения ПМС для удаления загрязнений  фенольной природы из высокоцветной воды.

Таблица 12.

Содержание фенола (Х±х) в модельной воде с повышенной цветностью

до и после  пропускания через фильтры (n = 3)

Содержание фенола в  воде, мг/л
Исходное	Тип фильтра
	Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
34,5 ± 1,5 1,5 ± 0,1 0,05 ± 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001	0,4 ± 0,1* 0,01 ± 0,01* < 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001	< 0,001 < 0,001 < 0,001

Примечания: 1. Цветность  модельной воды - 178^о;

2. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

3. АУ - фильтр  с активированным углем - контроль;

4. ПДК фенола - 0,001 мг/л;

5. * курсив - различие с контролем достоверно.

Из высокоцветной  воды фенол при исходной концентрации 0,05 мг/л одинаково эффективно (до величин ниже ПДК) удалялся всеми  ПМС. При более высоких концентрациях (1,5-34,5 мг/л) шунгит, глауконитовый известняк, фильтр "Царевин ключ" удаляли фенол ниже значений ПДК, также эффективно, как и АУ. Кремень снижал содержание фенола до 0,01 мг/л при исходном уровне 1,5 мг/л и до 0,4 мг/л - при 34,5 мг/л (различия с контролем достоверны).

Таким образом, в высокоцветной воде эффективность шунгита, глауконитового известняка и АУ была практически одинаковой. Кремень уступал всем использованным ПМС и АУ, но следует отметить, что в воде, богатой гуминовыми веществами, активность кремня в сравнении с другими типами воды (водопроводной и жесткой) была наиболее высокой. 

 

3.3. Влияние природных минеральных сорбентов на микробиологические показатели воды

Вода, предназначенная  для питья и бытовых нужд, не должна содержать патогенных агентов, передающихся через воду. Обеспечение безопасного питьевого водоснабжения зависит от использования либо подземных вод высокого качества при наличии хорошего санитарного контроля, либо от правильного выбора и надежной работы водоочистных сооружений, позволяющих снижать содержание патогенных и других загрязняющих агентов до уровней, безопасных для здоровья человека. Процессы, предшествующие заключительному обеззараживанию, должны обеспечить подачу воды высокого микробиологического качества с тем, чтобы этот заключительный этап стал гарантией должного качества воды.

В распределительной сети бактериологические показатели воды могут ухудшаться. Если вода содержит значительные количества усвояемого органического углерода или аммиака, то не поддерживаются соответствующие остаточные уровни остаточного хлора.

Если такие водопроводные магистрали не продуваются и не очищаются достаточно часто, то может происходить рост бактерий и других организмов. К загрязнению воды в распределительных сетях приводят просачивания грунтовых и поверхностных вод и ремонтные работы на водных магистралях. К обратному подсосу загрязненных вод ведет локальное падение давления в сетях.

Кроме того, микробиологическое загрязнение может произойти  из-за роста бактерий на строительных материалах, контактирующих с водой (прокладки, покрытия труб, пластмассы, используемые в водопроводных трубах и кранах) /55/.

Поэтому устройства локальной доочистки воды должны эффективно удалять из воды микробное загрязнение.

Анализы на наличие  организмов-индикаторов фекального загрязнения остаются наиболее надежным и конкретным способом оценки гигиенического качества воды. Для получения адекватных результатов бактерии-индикаторы фекального загрязнения должны удовлетворять определенным требованиям. Они должны широко присутствовать в фекалиях человека и теплокровных животных, быстро обнаруживаться с помощью простых методов и не развиваться в природной воде. Более того необходимо, чтобы их персистентность в воде и степень их удаления при очистке воды были аналогичными таким же показателям для патогенов водного происхождения /59/.

Хотя ни один из организмов и не удовлетворяет  всем требованиям, описанным выше для  идеального фекального индикатора, большинству  из них отвечает Е.соli, поэтому эта  бактерия была выбрана для исследования.

Поскольку споры  бактерий значительно более устойчивы  к действию обеззараживающих агентов, чем клетки Е.соli, отсутствие в воде последних не является гарантией  отсутствия спор. В качестве индикаторов, указывающих на присутствие в  воде спор бактерий, были выбраны анаэробный спорообразующий организм С.реrfringens, и аэробная спорообразующая бактерия В.subtilis. Эти бактерии различаются расположением спор в клетке /133/. Так как их споры способны существовать в воде значительно дольше, чем колиформные бактерии, они устойчивы к обеззараживанию и поэтому служат индикаторами давнего загрязнения и дефектов в технике фильтрования на водопроводных станциях /59/.

В таблицах 13 ÷ 15 представлены результаты изучения эффективности  ПМС в отношении удаления из воды клеток Е. соli, а также спор В.subtilis и С.реrfringens.

Приведенные в  таблицах 13 ÷15 результаты указывают  на то, что все изученные ПМС, а  также их комплекс в фильтре "Царевин  ключ", эффективно удаляют из воды микробное загрязнение при концентрации бактериальной суспензии (1,2 ÷ 3,5)x10³ кл/мл, не уступая по своему действию фильтру с АУ.

При повышении  концентрации бактериальной суспензии  на порядок [до (3,1÷3.2)x1О⁴ кл/мл] в посевах из фильтрата обнаруживаюся колонии бактерий. При этом численность их снижается по сравнению с исходной в (4÷5)x10³ раз - для шунгита, глауконитового известняка, фильтра "Царевин ключ" и АУ. Эффективность снижения микробного загрязнения кремнем достоверно ниже, чем в контроле, и составляет (2 ÷ 2,8) x10³ раз. 

 

Таблица 13.

Численность микроорганизмов Е.соli (Х±х) в воде

до и после  фильтрования через фильтры (n = 5)

Численность микроорганизмов, кл/мл
Исходное	Тип фильтра
	Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
(1,2 ± 0,1)x103 (3,5 ± 0,2) )x103 (3,2 ± 0,2)x x103	0 0 (0,8 ± 0,1)x x103	0 0 (1,5 ± 0,3)x x103	0 0 (0,7 ± 0,05)x x103	0 0 (0,8 ± 0,05)x x103	0 0 (0,6 ± 0,03)x x103

Примечание: 1. Фильтр-ЦК - фильтр "Царевин ключ";

2. АУ - фильтр  с активированным углем - контроль;

3. *курсив - различие с контролем достоверно.

Таблица 14.

Численность микроорганизмов В.subtilis (Х±х) в воде до и после фильтрования через фильтры (n = 5)

Численность микроорганизмов, кл/мл
Исходное	Тип фильтра
	Шунгит	Кремень	Глауконит	Фильтр-ЦК	АУ
(1,5 ± 0,1)x x103	0 0 (0,7 ± 0,1)x x101	0 0 (1,5 ± 0,1)*x x101	0 0 (0,7 ± 0,02)x x101	0 0 (0,8 ± 0,02)x x101	0 0 (0,8 ± 0,01)x x101
(3,4 ± 0,2)x x103 (3,2 ± 0,1)x x104