Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

УДК 628.322

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ЗНЕЗАРАЖУВАННЯ МІСЬКИХ СТІЧНИХ ВОД ПОЛІМЕРНИМИ ЕЛЕКТРОЛІТАМИ

ПАЩЕНКО Олексій В'ячеславович

05.23.04 - водопостачання, каналізація

Харків - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

Епоян Степан Михайлович

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри водопостачання, каналізації і гідравліки Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури

Офіційні опоненти:

Стольберг Фелікс Володимирович

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри "Інженерна екологія міст" Харківської національної академії міського господарства

Горбань Наталія Сергіївна

кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник, завідувач лабораторії міських та промислових стічних вод Українського науково - дослідного інституту екологічних проблем (м. Харків)

Провідна установа: Інститут гідротехніки і меліорації Української академії аграрних наук, відділ "Водопостачання і каналізація" (м. Київ).

Захист відбудеться "29" березня 2006 р. о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.03 у Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий "27" лютого 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н., професор М.І. Колотило

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Міські стічні води, що пройшли механічне і біологічне очищення, містять велику кількість хвороботворних мікроорганізмів, у тому числі кишкової групи. Вміст кишкових паличок у знезаражених стічних водах, що підлягають випусканню в природні водні об'єкти, не має перевищувати 1000 одиниць/дм3 води. При відсутності знезаражування очищені міські стічні води можуть мати значення колі-індексу близько 2,3 млн.од/дм3, що більш ніж у 2000 разів перевищує санітарні норми. Випускання таких стічних вод у природні водні об'єкти призводить до їх зараження патогенними мікроорганізмами і погіршення екологічного стану. У зв'язку з цим необхідно проводити ефективне знезаражування стічних вод екологічно безпечними способами.

При знезаражуванні очищених міських стічних вод хлором відбувається взаємодія хлору й органічних речовин, які містяться в стічних водах, що призводить до утворення в обробленій воді хлорорганічних сполук, які мають мутагенні й канцерогенні властивості. Знезаражування стічних вод за допомогою озону й ультрафіолетових променів призводить до зростання мутагенності в присутності карбонільних сполук, нітрат- чи нітрит- іонів. Інші методи знезаражування стічних вод в Україні, за рідкісним винятком, не застосовуються.

Існуючі способи знезаражування стічних вод мають низку суттєвих недоліків. Обробка стічних вод хлором - найпоширеніший метод знезаражування, будучи досить ефективним, передбачає використання високотоксичних сполук хлору, які мають високу корозійну активність. Крім того, цей метод пов'язаний з виконанням високих вимог до правил безпеки при збереженні, транспортуванні і застосуванні хлору. Вимушене підвищення доз хлорвміщуючих реагентів (під час паводків) викликає пригнічення процесів самоочищення води у водних об'єктах.

поліелектроліт знезаражений стічний вода

У зв'язку з цим назріла необхідність застосування в практиці знезаражування міських стічних вод достатньо ефективних екологічно безпечних реагентів, при цьому нове покоління знезаражуючих речовин повинно бути придатним для використання на існуючому устаткуванні очисних споруд.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконана відповідно до регіональної програми "Екологічне оздоровлення басейну ріки Сіверський Донець" і тісно пов'язана з планами госпдоговірної тематики Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури (договір № 1148, держреєстр № 0198U002514).

Мета і задачі роботи:

Метою дисертаційної роботи є розробка і дослідження технології використання розчинних полімерних речовин на основі полігексаметиленгуанідину (ПГМГ) для знезаражування біологічно очищених міських стічних вод і вивчення закономірностей деструкції надлишкових концентрацій ПГМГ у водному середовищі.

Для досягнення поставленої мети необхідно розв'язати такі основні задачі:

- визначити можливість використання полімерних електролітів, отриманих на основі ПГМГ, для знезаражування очищених міських стічних вод;

- науково обгрунтувати дози розчинних поліелектролітів, які необхідні для досягнення санітарно-епідеміологічної надійності знезаражених міських стічних вод;

- вивчити вплив часу контакту різних сполук ПГМГ з очищеними стічними водами для досягнення їхньої санітарно-епідеміологічної надійності при знезаражуванні;

- вивчити закономірності деструкції полігексаметиленгуанідин-хлориду (ПГМГ-хлориду) у водному середовищі з часом;

- розробити метод видалення надлишкового вмісту ПГМГ-хлориду з води.

Об'єкт дослідження - процес знезаражування очищених міських стічних вод.

Предмет дослідження - знезаражування міських стічних вод полімерними електролітами полігексаметиленгуанідинової групи.

Методи досліджень. Дослідження проводили на реальних біологічно очищених міських стічних водах з використанням бактерицидних реагентів полігексаметиленгуанідин-хлориду (ПГМГ-хлориду) і полігексаметиленгуанідин-фосфату (ПГМГ-фосфату). Проби води для санітарно-бактеріологічного аналізу відбирали із камери накопичення освітленої води після вторинних відстійників. Проби води відбирали з глибини до 0,5 м в один і той же час, о 10-й годині. В пробах вимірювали величину температури та рН води.

Для досягнення поставленої мети використано такі методи:

- значення колі-індексу визначали відповідно методичним вказівкам: "Санітарно-бактеріологічні і вірусологічні дослідження води й осадів стічних вод". Сутність методу полягає в засіві певних обсягів води, що аналізується, і підрощуванні мікроорганізмів при температурі 37±0,5 °С на селективних середовищах, накопичуванні, з наступним висівом бактерій на живильне середовище Ендо, диференціюванні бактерій, що виросли, і визначенні найбільш імовірного числа бактерій групи кишкових паличок у 1 дм3;

- значення загального мікробного числа визначали відповідно методичним вказівкам: "Санітарно-бактеріологічні і вірусологічні дослідження води й осадів стічних вод". Сутність методу полягає у визначенні в 1 см3 води загального вмісту мезофільних, мезотрофних аеробів і факультативних анаеробів, здатних рости на живильному агарі певної сполуки при температурі 37±0,5 °С протягом 24±2 години, утворюючи колонії, видимі при збільшенні в 2-5 разів;

- визначення концентрації ПГМГ-хлориду у воді виконували фотометричним методом відповідно вказівкам "Методика виконання вимірів - 02-04" (МВВ-02-94). При визначенні концентрації ПГМГ-хлориду у воді використовували рН-метр і фотоелектроколориметр;

- результати експериментів оброблені з використанням програм комп'ютерного забезпечення на електронно-обчислювальній машині (ЕОМ). Для розробки методики визначення зміни концентрації ПГМГ-хлориду з часом результати експериментів оброблені відповідно до ГОСТ 8.207-76 "Прямі виміри з багаторазовими спостереженнями";

- оцінку токсичності ПГМГ-хлориду у відношенні до бактерій активного мулу проведено відповідно методиці "Оцінка токсичності промислових стічних вод при їх прийманні до системи каналізації населених пунктів".

Наукова новизна роботи:

- визначено ефективність біоцидної дії сполук групи ПГМГ на патогенні мікроорганізми (бактерії колі) і загальне мікробне число в очищених міських стічних водах, що дозволило визначити тривалість контакту розчину реагенту з водами, що оброблюються, і дози, які необхідні для досягнення санітарно-епідеміологічної надійності знезаражених стічних вод;

- отримано емпіричні залежності зміни величин колі-індексу та загального мікробного числа (ЗМЧ) біологічно очищених міських стічних вод під впливом наступних факторів: температури стічних вод, що оброблюються, часу взаємодії розчину реагенту зі стічними водами, дози реагенту, яка застосовується, та часу зберігання реагенту;

- встановлено закономірності деструкції залишкових (надлишкових) концентрацій ПГМГ-хлориду у водному середовищі і динаміку зміни концентрації цієї речовини у водному середовищі; запропоновано метод видалення реагенту з води;

- науково обґрунтовано технологію знезаражування очищених міських стічних вод за допомогою біоцидних розчинних полімерів гуанідинової групи, що дозволяє застосувати її на міських комунальних очисних спорудах замість хлорування, яке має істотні недоліки.

Практичне значення отриманих результатів:

- отримано емпіричні залежності, які дозволяють розрахувати дози ПГМГ-хлориду та ПГМГ-фосфату та час контакту, які необхідні для досягнення санітарно-епідеміологічної надійності знезаражених міських стічних вод;

- розроблено рекомендації щодо застосування ПГМГ-хлориду на каналізаційних очисних спорудах для знезаражування міських стічних вод;

- визначено параметри і час деструкції надлишкових концентрацій ПГМГ-хлориду в воді;

- розроблено методику визначення дінамики деструкції надлишкових концентрацій ПГМГ-хлориду у водному середовищі;

- розроблено метод видалення надлишкових концентрацій ПГМГ-хлориду з води. Вивчено вплив ПГМГ-хлориду на активний мул у концентраціях, які необхідні для досягнення санітарно-епідеміологічної надійності знезаражених стічних вод;

- випробувано ПГМГ-хлорид і ПГМГ-фосфат для знезаражування біологічно очищених стічних вод на каналізаційних очисних спорудах м. Світловодська Кіровоградської області.

Особистий внесок автора:

Надано критичний аналіз існуючих методів знезаражування стічних вод хлоруванням, озонуванням, ультрафіолетовим опроміненням, ультразвуковою обробкою та термічним методом. Охарактеризовано перспективні методи знезаражування очищених стічних вод бромом та сполуками на основі гуанідину. Встановлено, що концентрації ПГМГ-хлориду, які необхідні для знезаражування очищених міських стічних вод (до 3 мг/дм3) не є токсичними для бактерій активного мулу. Охарактеризовано переваги і недоліки найпоширеніших методів знезаражування очищених стічних вод. Обґрунтовано величину необхідних доз бактерицидних поліелектролітів на основі гуанідину для знезаражування стічних вод, і доведено екологічну безпеку їх застосування. Встановлені мінімальні концентрації речовин на основі гуанідину, при яких досягається санітарно-епідеміологічна безпека знезаражених стічних вод. Описано динаміку зміни концентрації полімерних реагентів у водних розчинах. Розроблено спосіб очищення стічних вод від ПГМГ-хлориду фільтруванням, встановлено залежність зниження концентрації ПГМГ-хлориду у водному середовищі від часу знаходження. Встановлено ступінь впливу температури та рН, які мають стічні води, на процес знезаражування. Встановлено час контакту розчину реагенту зі стічними водами, показано механізм зменшення концентрації ПГМГ-хлориду в оброблених стічних водах.

Апробація роботи.

Результати роботи й основні положення дисертації доповідалися на науково-технічних конференціях Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури (1998-2005 р.р.) та Харківської національної академії міського господарства (2002 р.), міжнародних конгресах "Екологія, технологія, економіка, водопостачання, каналізація" (ЕТЕВК - 2001, ЕТЕВК - 2003) (Крим, м. Ялта, 2001, 2003 р.р.) і "Вода: екологія і технологія" (ЕКВАТЕК - 2002, ЕКВАТЕК - 2004) (Росія, м. Москва, 2002, 2004 р.р.), міжнародній науково-технічній конференції "Екологія та здоров'я людини. Охорона водного та повітряного басейнів. Утилізація відходів" (УДНДІ УкрВОДГЕО, 2000 р.), міжнародних науково-практичних конференціях "Вода для сталого розвитку суспільства. Інтегральне управління водними ресурсами" (Крим, м. Щолкіно, 2003 р.) та "Сучасні проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів та очистки природних і стічних вод" (м. Миргород, 2004 р.), IV міській науково-практичній конференції "Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених Харківщини" (2001 р.).

Публікації. За результатами роботи опубліковано 15 друкованих праць у різних видавництвах України і країн СНД, 6 робіт у спеціалізованих виданнях, регламентованих ВАК України, 3 без співавторів.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу; списку умовних позначок, символів, одиниць, скорочень і термінів; 5 розділів; списку використаних джерел з 167 найменувань; 18 додатків і включає 134 сторінки основного тексту, 17 таблиць, 17 рисунків, усього 203 сторінки.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, задачі, об'єкт і предмет дисертаційної роботи, наукову новизну й практичну цінність отриманих результатів.

У першому розділі виконано аналіз загальноприйнятих і перспективних методів знезаражування очищених міських стічних вод. Розглянуто методи знезаражування стічних вод рідким і газоподібним хлором, хлорвміщуючими речовинами, а також електролітичним гіпохлоритом натрію, прямим електролізом, діоксидом хлору, озоном, ультрафіолетовими променями й ультразвуковими хвилями.

Розробкою і вдосконаленням методів знезаражування біологічно очищених міських стічних вод займалися такі інститути, як ВНДІ ВОДГЕО, Інститут Водних проблем (м. Москва), НДІ УкрВОДГЕО (Україна, м. Харків). Великий внесок у розробку і втілення методів знезаражування стічних вод зробили вчені Яковлєв С.В., Кульський Л.А., Накорчевська В.Ф., Медриш Г.Л. Однак найчастіше ці методи базуються на використанні хлорвміщуючих речовин, які мають значні недоліки.

З перерахованих вище в Україні найбільше поширення одержав метод обробки стічних вод хлором, при цьому хлорвміщуючі реагенти мають низку істотних недоліків. Взаємодія хлору й органічних речовин, що містяться в стічних водах, призводить до утворення в воді, яку оброблюють, хлороформу (клас небезпеки227Б), чотирьоххлористого вуглецю (клас небезпеки 22Б), бромдихлорметану (клас небезпеки 22Б), дибромхлорметану (клас небезпеки 3), бенз(а)пірену, які мають мутагенні й канцерогенні властивості і являють загрозу здоров'ю людини і водним екосистемам.

Інші методи знезаражування стічних вод, у тому числі такі, як обробка озоном, ультрафіолетове опромінення, ультразвукова обробка, комбінація цих методів і знезаражування стічних вод електролізом, в Україні, як було сказано вище, не застосовуються.

В останні роки в Інституті нафто-хімічного синтезу Російської академії наук (м. Москва) розроблено низку нових антисептичних речовин на основі сполук гуанідинової групи. В об'ємі дисертаційної роботи виконано дослідження вказаних речовин, наприклад, ПГМГ-хлориду та ПГМГ-фосфату для знезаражування міських стічних вод.

У розділі сформульовано мету і задачі досліджень для встановлення бактерицидної ефективності при застосуванні розчинних полімерних електролітів для знезаражування очищених стічних вод. При цьому потрібно визначити час контакту реагентів зі стічною водою, що обробляється, й дози, які необхідні для досягнення санітарно-епідеміологічної надійності знезаражених міських стічних вод; вивчення закономірності деструкції надлишкових концентрацій ПГМГ й можливості його видалення з оброблених цією речовиною стічних вод.

У другому розділі проведено аналіз хімічних і фізико-хімічних властивостей речовин ПГМГ групи щодо їх бактерицидної дії. Це дозволило дати оцінку можливості й доцільності їх застосування для знезаражування біологічно очищених міських стічних вод замість хлорвміщуючих речовин.

Антисептичні препарати на основі ПГМГ являють собою водорозчинні полімери із широким спектром біоцидної дії: мають антимікробну, антивірусну, фунгіцидну, інсектицидну активність.

Ці препарати були розроблені під керівництвом д.х.н. Гембицького П.О. (Інститут нафто-хімічного синтезу Російської академії наук), подальшою розробкою препаратів на основі гуанідину займається д.т.н. Кузнєцов О.Ю. (Інститут Водних проблем, м. Москва). Найбільше поширення серед них одержали ПГМГ-хлорид і ПГМГ-фосфат.

Солі ПГМГ ефективні проти багатьох патогенних мікроорганізмів, що викликають гнійні, респіраторні, кишкові й інші захворювання (включаючи туберкульоз). Вони відносяться до дуже обмеженого кола біоцидних препаратів, здатних одночасно діяти як на аеробну, так і на анаеробну мікрофлору, і в той же час малотоксичних для людини й тварин. Низька токсичність ПГМГ для теплокровних організмів пояснюється тим, що в організмі є ферментні системи, здатні метаболізувати ці полімери.

ПГМГ- фосфат дозволено використовувати на території Росії Міністерством охорони здоров'я Російської Федерації для очищення і знезаражування питної води, ПГМГ-хлорид (гігієнічний висновок № 77994.515.П.844S100 від 31.01.2000 р.) для очищення і знезаражування закритих та відкритих систем технічного водопостачання. На Україні таких документів поки що немає, і в своїй роботі висновок про безпеку ПГМГ-хлориду для здоров'я людини та навколишнього середовища ми зробили керуючись результатами проведених досліджень та опираючись на висновки Міністерства охорони здоров'я Російської Федерації.

Проведенню цієї роботи передували пошукові дослідження, які виконані на кафедрі "Водопостачання, каналізація і гідравліка" ХДТУБА.

Ці дослідження виконано на стічних водах Комплексів біологічної очистки “Безлюдівський” та “Диканівський” м. Харкова. Вони дали позитивні результати і показали, що застосування реагентів дозами 20-30 мг/дм3 у вигляді 1 % розчину дозволяє досягти значення колі-індексу в оброблених реагентами стічних водах 220 од/дм3 (що нижче санітарної норми - 1000 од/дм3), тобто досягається санітарно-епідеміологічна надійність знезаражених стічних вод.

При знезаражуванні ПГМГ-фосфатом питної води шахтних колодязів м. Харкова (район Журавлівки) з'ясовано, що застосування реагенту у вигляді 0,1 % розчину дозами 1-3 мг/дм3 дозволяє досягти високого ефекту знезаражування.

У третьому розділі обгрунтовано вибір об'єкта для проведення дослідження бактерицидної дії полімерних електролітів. Базовим об'єктом було обрано каналізаційні очисні споруди м. Світловодська Кіровоградської області. Проектна потужність очисних споруд - 35 тис.м3/добу. Каналізаційні очисні споруди призначені для повного біологічного очищення стічних вод з доочищенням на мікрофільтрах і знезаражуванням за допомогою хлору. Досліджено процес знезаражування очищених міських стічних вод за допомогою полімерних електролітів. Вивчено бактерицидну дію солей ПГМГ у водному середовищі. Дослідження проведені з використанням реальних біологічно очищених міських стічних вод.

Для досліджень знезаражування міських стічних вод використані біоцидні поліелектроліти "Полісепт" (ПГМГ-хлорид), "Фогуцид" (ПГМГ-фосфат) у вигляді водорозчинної полімерної смоли, з якої готували робочий водний розчин концентрацією 0,1-1 %.

Кишкову паличку (як регламентують державні стандарти) обрано при проведенні санітарно-бактеріологічного аналізу як санітарно-показовий мікроорганізм. Значення колі-індексу визначали бродильним методом у 3 - 4-х кратній повторності у відповідності до методичних вказівок "Санітарно-бактеріологічні та вірусологічні дослідження води і осадів стічних вод". Це методика непрямого визначення, яка передбачає оцінку типу “так - ні” чотирьох об'єктів з різними кількісними характеристиками речовини, яка досліджується, результати слід вважати орієнтовними. Оцінка передбачає візуальне визначення непрямих прикмет присутності у кожному із чотирьох об'єктів мікроорганізмів. За наявності присутності прикмет (умовне кодування “так” чи “ні”) чи їх відсутності формується послідовність чотирьох таких символів (наприклад, типу “+ + - -”). В залежності від отриманої при дослідженні послідовності за таблицями (наведеним у методичних вказівках) находили значення колі-індексу. Ці таблиці містять суміжні значення колі-індексу, які відрізняються у окремих випадках більш ніж у 4 рази (наприклад, послідовність “+ + - -” характеризується значенням колі-індексу 2300, а послідовність “+ + - +” - значенням колі-індексу 9600). Така різниця в значеннях величини, яка досліджується, є причиною похибки.

Етап досліджень щодо визначення бактерицидної ефективності полімерних електролітів мав три основні напрями.

При першому напрямку біологічно очищені стічні води знезаражували 1 % розчином ПГМГ-хлориду. При контакті розчину реагенту зі стічними водами протягом 60 хв санітарно-епідеміологічна надійність знезаражених стічних вод була досягнута при дозі реагенту 3 мг/дм3 (табл. 1).

У другому напрямку досліджень визначали ефективність знезаражування очищених міських стічних вод ПГМГ-фосфатом і ПГМГ-хлоридом в залежності від

часу їх зберігання після виготовлення (від одного до п'яти років). Це має важливе практичне значення.

При знезаражуванні біологічно очищених міських стічних вод ПГМГ-хлоридом та ПГМГ-фосфатом, термін виготовлення яких складав 4 роки, та при часі взаємодії розчинів реагентів з водою 30 хв санітарно-епідеміологічна надійність знезаражених стічних вод була досягнута при дозах реагентів 30 мг/дм3 для ПГМГ-хлориду та 50 мг/дм3 для ПГМГ-фосфату.

Таблиця 1. Значення колі-індексу та ЗМЧ після знезаражування стічних вод ПГМГ-хлоридом

Доза реагенту, мг/дм3	Значення колі-індексу, од/дм3	Значення загального мікробного числа *, кол/дм3
2,5	23800	2300	23800	23800	200000	170000	160000
3,0	220	220	95	220	80000	90000	80000
3,5	220	220	220	90	100000	10000	80000
4,0	220	220	95	95	120000	100000	100000
10	23	9	9

Примітка *: - значення загального мікробного числа наведені для десятикратного розведення

При знезаражуванні стічних вод ПГМГ-хлоридом та ПГМГ-фосфатом, термін виготовлення яких складав 5 років, санітарно-епідеміологічна надійність знезаражених стічних вод досягалася при дозах реагентів 5 мг/дм3 для ПГМГ-хлориду та 4 мг/дм3 для ПГМГ-фосфату (час взаємодії розчинів реагентів зі стічними водами складав 60 хв).

Поряд з цим в оброблених полімерними електролітами стічних водах для визначення впливу на водні мікробні ценози визначали загальне мікробне число (ЗМЧ).

Таким чином, ефективність біоцидних полімерних реагентів з плином часу зберігання знижується незначно, збільшення часу взаємодії розчину реагенту зі стічними водами з 30 до 60 хв дозволяє у десять разів зменшити дозу реагенту, яка потрібна для досягнення санітарно-епідеміологічної надійності знезаражених стічних вод.

У третьому напрямку перевірено припущення, що дробове введення полімерного реагенту дозволить знизити його витрати без зниження ефективності знезаражування стічних вод. Розрахункову дозу реагенту (ПГМГ-хлориду) ділили на три рівні частини, які вводили в оброблювану стічну воду через рівні проміжки часу (20 хв).

Результати визначення колі-індексу показали, що санітарно-епідеміологічна надійність знезаражених стічних вод досягається при дозі ПГМГ-хлориду 3 мг/дм3 й вище і часу взаємодії знезаражуючого розчину зі стічними водами протягом 60 хв. Введення ПГМГ-хлориду окремими дозами не дало очікуваних результатів.

У результаті досліджень, які були проведені, встановлено, що на величину колі-індексу (К) та загального мікробного числа (Y) впливають такі параметри: с - доза реагенту, мг/дм3; Т - температура стічних вод, що підлягає знезаражуванню, єС; t1 - час контакту розчину реагенту зі стічними водами, хв; t2 - час зберігання реагенту, років. Величини колі-індексу та перерахованих факторів було представлено у безрозмірному вигляді. У якості функцій для апроксимації вибрано наступні залежності:

LnK,Y = a0 + a1·t1 + a2·T + a3·c + a4·t2. (1)

LnK,Y = a0 + a1·t1 + a2·T + a3·c + a4·t2+a5·+a6·T2+a7·c2+a8·+

+a9·c·T+a10·c·t1+a11·c·t2+a12·T·t1+a13·T·t2+a14·t1·t2. (2)

LnK,Y = a0 + a1·ln(t1+a5) + a2·ln(T+a6) + a3·ln(c+a7) + a4·ln(t2+a8). (3)

LnK,Y = a0 + a1·t1 + a2·T + a3·c + a4·t2 + a3·c6 + a5·c5 + a6·c4 +

+a7·c3 + a8·c2 + a9·c. (4)

У якості розрахункової прийнято функцію (4). Величини емпіричних коефіцієнтів після апроксимації результатів досліджень бактерицидної дії ПГМГ-хлориду (Полісепту) та ПГМГ-фосфату (Фогуциду) у відношенні до колі-індексу та загального мікробного числа наведено у таблиці 2. Величини емпіричних коефіцієнтів визначено за допомогою методу найменших квадратів.

Таблиця 2

Результати математичної обробки даних по визначенню бактерицидної ефективності ПГМ-хлориду та ПГМГ-фосфату

	Коли-індекс (К) "Полісепт"	ЗМЧ (Y) "Полісепт"	Коли-індекс (К) "Фогуцид"	ЗМЧ (Y) "Фогуцид"
Сума квадратів різностей	0,90	0,36	0,53	0,19
Коефіцієнт кореляції	0,84	0,92	0,86	0,89
Середнє квадратичне відхилення	0,12	0,07	0,10	0,06
а0	1,34	1,29	0,72	0,29
а1	-0,12	-0,33	-0,47	0,05
а2	-0,16	0,04	-0,01	0,00
а3	-55,90	-55,97	-40,47	-13,32
а4	0,24	0,37	0,28	0,10
а5	84,71	84,23	47,46	10,40
а6	33,06	32,45	36,92	21,52
а7	-117,29	-117,70	-68,92	-24,58
а8	69,23	72,00	29,90	5,71
а9	-15,15	-16,40	-5,37	0,14

Формула, яка описується залежністю (4) (для "Полісепту" та "Фогуциду" відповідно) для розрахунку колі-індексу, тотожна при часі взаємодії розчина знезаражуючого реагенту зі стічними водами впродовж 30-60 хв, при цьому доза реагенту знаходиться у межах 2 мг/дм3 ? с ? 100 мг/дм3 та 2,5 мг/дм3 ? с ? 100 мг/дм3 (для "Полісепту" та "Фогуциду" відповідно), час зберігання t ? 5 років, температура у межах 6-25 єС.

Формула (4) тотожна для розрахунку ЗМЧ при часі взаємодії розчина знезаражуючого реагенту зі стічними водами впродовж 30-60 хв, при цьому доза реагенту знаходиться у межах 2 мг/дм3 ? с ? 100 мг/дм3 та 2,5 мг/дм3 ? с ? 50 мг/дм3 (для "Полісепту" та "Фогуциду" відповідно), час зберігання t ? 5 років, температура у межах 6-25 єС.

Отримано емпіричні залежності зміни колі-індексу та загального мікробного числа (ЗМЧ) біологічно очищених міських стічних вод під впливом наступних факторів: температури стічних вод, що оброблюються, часу контакту розчину реагенту зі стічними водами, дози реагенту, що застосовується, та часу зберігання реагенту.

У четвертому розділі вивчена деструкція ПГМГ-хлориду й запропоновані методи зниження концентрації цього реагенту в стічних водах, оскільки після закінчення процесу знезаражування в оброблених стічних водах можуть знаходитися концентрації реагенту, які перевищують гранично допустимі концентрації (ГДК) для речовин ПГМГ. Крім того, важливим було вивчення питань, чи не має ПГМГ-хлорид властивості накопичуватися у природних водних об'єктах після випускання знезаражених цим реагентом стічних вод, і як саме може протікати процес гідролізу, а в подальшому і процеси нітрифікації та денітрифікації.

Методика вказаних досліджень полягала у вивченні процесу деструкції ПГМГ-хлориду у водному середовищі з часом. Для цього по 2 дм3 (такий об'єм необхідний для виключення похибки, пов'язаної зі зміною об'єму в часі при доборі аліквот) розчину ПГМГ-хлориду (концентрацій 2, 3 і 10 мг/дм3) налили в скляні посудини. Дослідження проводили в трьох повторюваннях, при цьому у кожному повторюванні проводили по три виміри. Для цього в кожну аліквоту, що містить ПГМГ-хлорид об'ємом 10 см3, додавали 1 см3 розчину еозину й 10 см3 гліцинового буфера. Розчини перемішували й залишали на 5-10 хв. Вимір оптичної густини виконували протягом 20 хв після внесення в пробу індикатора.

Вміст ПГМГ-хлориду в воді визначали фотометричним методом, сутність якого полягає у вимірюванні інтенсивності забарвлення, пропорційної концентрації ПГМГ, за допомогою фотоелектроколориметра. Під впливом гуанідинових груп ПГМГ відбувається зміна забарвлення водного розчину еозину від оранжевого до інтенсивно рожевого кольору. Концентрацію ПГМГ-хлориду за оптичною густиною розчину визначали за допомогою градуювального графіка.

Динаміка зміни концентрації реагенту з часом показана на рис.1.

Результати експериментів апроксимовані за допомогою пакетів програмного забезпечення на ЕОМ. Високі коефіцієнти детермінації (до 91 %) свідчать про тісну залежність концентрації ПГМГ-хлориду від часу його знаходження у воді.

За отриманими експериментальними даними розроблено математичну модель процесу деструкції ПГМГ-хлориду у воді.

Одержано рівняння (5), визначено коефіцієнти C0 і N.

, (5)

де Сt - поточна концентрація реагенту, мг/дм3; C0 - початкова концентрація реагенту, мг/дм3; N = 0,077 - коефіцієнт, що характеризує швидкість зміни концентрації реагенту з плином часу, мг/(дм3·добу); t - час, доба.

Рис. 1. Деструкція ПГМГ-хлориду у водному середовищі з плином часу

Аналіз рівняння виду призвів до висновку, що коефіцієнт N практично не залежить від вихідної концентрації і коливається у межах 0,0770,001 для всіх розглянутих вихідних концентрацій.

Перевірка запропонованої моделі за критерієм Фішера показала її адекватність.

Слід при цьому відмітити, що при проведенні експериментів ПГМГ-хлорид вносили у дистильовану воду. Гіпотетично процес гідролізу може йти таким чином: на двадцятий день після взаємодії ПГМГ-хлориду й води гуанідин-хлорид окиснюється до сечовини, кінцевими продуктами розкладання якої є аміак і діоксид вуглецю. Вміст аміаку визначали за допомогою якісної реакції.

При реальному перебігу процесу після випускання оброблених ПГМГ-хлоридом стічних вод у природний водний об'єкт паралельно з процесом гідролізу протікають процеси нітрифікації й денітрифікації. Молекулярний азот і закис азоту є основними газоподібними продуктами біологічної денітрифікації, як і кінцеві продукти гідролізу, вони нешкідливі для водних мікроорганізмів.

У випадку випускання очищених і знезаражених ПГМГ-хлоридом міських стічних вод у біологічні ставки як запобіжного засобу перед випусканням у природний водний об'єкт для зниження концентрації ПГМГ-хлориду, ми маємо можливість розрахувати необхідний час для зниження концентрації ПГМГ-хлориду до норм ГДК і необхідний обсяг такого ставка.

Другим способом зниження концентрації ПГМГ-хлориду у воді може бути фільтрування.

У ході експериментів вивчено можливість зниження залишкової концентрації ПГМГ-хлориду шляхом фільтрування води, що містить цей реагент. Для цього було створено експериментальну установку з 15 фільтрів. Загальний шар завантаження (щебінь крупністю 10 мм (100 мм) + пісок крупністю 1-2 мм (100 мм)) склав 200 мм. Об'єм завантаження склав, приблизно, 2 дм3. Встановлено тенденцію збільшення ступеня видалення реагенту зі збільшенням його концентрації у воді. Ступінь видалення реагенту сягає 76 % (табл. 3).

Таблиця 3

Ефективність затримання ПГМГ-хлориду при фільтруванні води, яка містить цей реагент, через гравійно-піщані фільтри

Доза реагенту, мг/дм3	Оптична щільність* до фільтрування. Середнє по варіантах	Оптична щільність* після фільтрування. Середнє по варіантах	Залишкова концентрація реагенту, мг/дм3	Ступінь видалення реагенту, %
1	0,025	0,014	0,56	44
3	0,064	0,025	1,17	61
5	0,099	0,024	1,21	76
7	0,138	0,033	1,67	76

Примітка *: заміри оптичної щільності виконано при використанні кювет з шириною між стінками 20 мм

Затримання ПГМГ-хлориду на гравійно-піщаних фільтрах відбувається за рахунок електростатичної взаємодії між сітками SiO4, заліза і магнію, які мають негативний заряд, і гуанідиновою групою, яка має позитивний заряд.

Дослідження токсикологічного впливу ПГМГ-хлориду на бактерії активного ілу показали, що ПГМГ-хлорид не має токсичної дії у дозах, які необхідні для знезаражування очищених міських стічних вод (до 3 мг/дм3) та біологічно окислюється.

На підставі результатів досліджень виконано оцінку відносної сумарної похибки результатів вимірів відповідно до ГОСТ 8.207-76. Розрахункові сумарні похибки не перевищують 10 %.

У п'ятому розділі наведено технічні рекомендації зі знезаражування біологічно очищених міських стічних вод полігексаметиленгуанідин-хлоридом.

Аналіз результатів проведених досліджень і технологічних схем, за якими працюють комплекси каналізаційних очисних споруд міст України (на прикладі м. Світловодська), дозволяє рекомендувати проведення знезаражування біологічно очищених міських стічних вод за схемою, наведеною на рис. 2.

У затворних баках, обладнаних мішалками, готують міцний розчин реагенту концентрацією 1-10 % (для чого використовують гарячу воду), звідки він надходить у видаткові баки для дозування. Робочий розчин можна готувати шляхом перемішування з водою міцного розчину реагенту циркуляційними насосами. Термін зберігання робочих розчинів реагенту 14 діб.

13

Рис. 2. Схема знезаражування біологічно очищених міських стічних вод ПГМГ-хлоридом

Размещено на http://www.allbest.ru/

В очищену стічну воду після вторинних відстійників вводиться робочий розчин ПГМГ-хлориду (полісепту) дозою 3 г/м3.

Для забезпечення максимального біоцидного ефекту ПГМГ-хлориду вода з реагентом повинна інтенсивно перемішуватися в спеціальному пристрої (у якому починається процес знезаражування) і витримуватися до закінчення знезаражування не менше години (у контактному резервуарі). На території каналізаційних очисних споруд м. Світловодська є ємність об'ємом 100 тис. м3 для накопичування очищених і знезаражених стічних вод.

У разі потреби зниження вмісту ПГМГ-хлориду стічні води очищують за допомогою гравійно-піщаних фільтрів чи направляють у біологічні ставки.

Слід відзначити також, що досліджений у роботі метод може бути використано при знезаражуванні очищених стічних вод на малих очисних спорудах на окремо розташованих об'єктах (санаторіях, базах відпочинку, лікарнях тощо), відновлення процесу знезаражування може бути досягнуто застосуванням компактних установок для знезаражування стічних вод полімерними електролітами.

Сумарний соціальний, екологічний та економічний ефект при застосуванні ПГМГ-хлориду для знезаражування біологічно очищених міських стічних вод для міста Світловодськ складається із суми, яку не треба платити за скидання у р. Дніпро стічних вод, які містять хлор та його сполуки, та зменшення суми виплат по лікарняних листках через неякісну воду.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

За результатами аналізу літературних джерел та досвіду експлуатації комунальних каналізаційних очисних споруд встановлено, що при застосуванні для знезаражування очищених міських стічних вод відомих фізичних і хімічних методів (обробка хлором, озоном, ультрафіолетовими променями та ін.) відбувається утворення канцерогенних та мутагенних сполук. Внесення цих сполук зі стічними водами в природні водні джерела загрожує здоров'ю людини і водним екосистемам.

Проведено аналіз хімічних і фізико-хімічних властивостей речовин полігексаметиленгуанідинової (ПГМГ) групи в аспекті їх біоцидної дії, що дозволило дати оцінку можливості, перспективності й доцільності їх застосування для знезаражування біологічно очищених міських стічних вод замість хлорвміщуючих речовин.

Встановлено, що при збільшенні часу взаємодії біоцидних полімерних електролітів зі стічними водами з 30 хв до 60 хв доза реагенту, яка необхідна для досягнення санітарно-епідеміологічної надійності знезаражених стічних вод, знижується на порядок: з 30-50 до 3-4 мг/дм3 (при застосуванні ПГМГ-хлориду з 30 до 3 мг/дм3, при застосуванні ПГМГ-фосфату з 50 до 4 мг/дм3).

Отримано емпіричні залежності зміни колі-індексу та загального мікробного числа (ЗМЧ) біологічно очищених міських стічних вод під впливом наступних факторів: температури стічних вод, що оброблюються, часу контакту розчину реагенту зі стічними водами, дози реагенту, що вводиться, та часу зберігання реагенту, що дозволило визначити тривалість контакту розчину реагенту зі стічними водами, що оброблюються, та дози, які необхідні для досягнення санітарно-епідеміологічної надійності знезаражених стічних вод.

Вивчено процес деструкції полігексаметиленгуанідин-хлориду у водних середовищах. Розроблено математичну модель процесу деструкції ПГМГ-хлориду у водному середовищі із плином часу. Доведено адекватність залежності, що дозволяє прогнозувати зміну концентрації ПГМГ-хлориду у водному середовищі з плином часу.

Визначено, що кінцевими продуктами гідролізу й біохімічного окиснювання ПГМГ-хлориду є амоній, вуглекислий газ, молекулярний азот і закис азоту, які є нешкідливими для ценозів природних водних об'єктів.

Знезаражування біологічно очищених міських стічних вод ПГМГ-хлоридом концентраціями, які необхідні для досягнення санітарно-епідеміологічної безпеки оброблених стічних вод (до 3 мг/дм3), не впливає токсично на бактерії активного мулу та екологічно безпечне.

Встановлено, що перед випуском стічних вод, які оброблені ПГМГ-хлоридом, в природні водні об'єкти, зниження концентрації цього реагенту при необхідності можна досягти в біологічних ставках або фільтруванням на гравійно-піщаних фільтрах.

Розроблено рекомендації щодо застосування полігексаметиленгуанідин-хлориду на каналізаційних очисних спорудах для знезаражування біологічно очищених міських стічних вод.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Эпоян С.М., Пащенко А.В. Обеззараживание городских сточных вод // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. - 1998. - Вип. 3. - С. 71 - 73.

Особистий внесок автора: надано критичний аналіз існуючих методів знезаражування стічних вод хлоруванням, озонуванням, ультрафіолетовим опроміненням, ультразвуковою обробкою та термічним методом.

2. Пантелят Г.С., Эпоян С.М., Пащенко А.В., Эпоян Т.С. Усовершенствование обеззараживания городских сточных вод // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. - 1999. - Вип. 6. - С. 98 - 101.

Особистий внесок автора: стисло охарактеризовано перспективні методи знезаражування очищених стічних вод бромом та сполуками на основі гуанідину.

3. Пащенко А.В. К вопросу о применении новых полимерных реагентов для дезинфекции сточных вод // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. - 2000. - Вип. 10. - С. 107 - 110.

4. Пащенко А.В. Перспективы применения растворимых биоцидных полимеров для обеззараживания городских сточных вод // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. - 2002. - Вип. 18. - С. 264-268.

5. Пащенко А.В. Определение остаточных концентраций ПГМГ-хлорида в воде // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. - 2002. - Вип. 19. - С. 107 - 109.

6. Эпоян С.М., Пащенко А.В. Оценка токсического воздействия на бактерии активного ила полигексаметиленгуанидин-хлорида // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ. - 2005. - Вип. 30, Т. 1. - С. 218 - 221.

Особистий внесок автора: встановлено, що концентрації ПГМГ-хлориду, які необхідні для знезараження очищених міських стічних вод (до 3 мг/дм3) не є токсичними для бактерій активного мулу.

7. Пантелят Г.С., Эпоян С.М., Пащенко А.В. Состояние вопроса обеззараживания городских сточных вод и пути его совершенствования // Тр. VIII Междунар. науч.-техн. конф. "Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов". - УГНИИ УкрВОДГЕО. -2000. - Т. 3. - С. 610 - 611.

Особистий внесок автора: охарактеризовано переваги і недоліки найпоширеніших методів знезаражування очищених стічних вод.

8. Пантелят Г.С., Эпоян С.М., Пащенко А.В. Оценка возможности применения полимерных полиэлектролитов для обеззараживания городских сточных вод // Зб. доп. Міжнар. конгр. "Екологія, технологія, економіка, водопостачання, каналізація" ("ЕТЕВК-2001"). - Крим, м. Ялта. - 2001. - С. 148-149.

Особистий внесок автора: обгрунтовано величину необхідних доз бактерицидних поліелектролітів на основі гуанідину для знезаражування стічних вод і доведено екологічну безпеку їх застосування.

9. Пащенко А.В. Об экологической безопасности и эффективности обеззараживания городских сточных вод полимерными реагентами // Серія: Актуальні проблеми сучасної науки в дослідженнях молодих вчених м. Харкова. - Харків: ХНУ ім. В.Н. Каразіна. - 2001. - №506. - С. 220 - 222.

10. Эпоян С.М., Пащенко А.В. Обеззараживание городских сточных вод при помощи растворимых биоцидных полимеров// Сб. докл. Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" (ЭКВАТЭК - 2002). - Россия, г. Москва. - 2002.- С. 434 - 435.

Особистий внесок автора: встановлені мінімальні концентрації речовин на основі гуанідину при яких досягається санітарно-епідеміологічна безпека знезаражених стічних вод.

11. Пащенко А.В. Исследование применения полимерных реагентов для обеззараживания городских сточных вод // Программа и тез. докл. XXXI науч.-технич. конф. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ. Ч.1. Строительство, архитектура и экология - Харьков: ХГАГХ. - 2002. - С. 49-50.

12. Эпоян С.М., Пащенко А.В. Динамика изменения остаточных концентраций полимерных обеззараживающих веществ в водных растворах // Зб. доп. Міжнар. конгр. "Екологія, технологія, економіка, водопостачання, каналізація" ("ЕТЕВК-2003"). - Крим, м. Ялта. - 2003. - С. 297-299.

Особистий внесок автора: описано динаміку зміни концентрації полімерних реагентів у водних розчинах.

13. Эпоян С.М., Пащенко А.В. Обеззараживание городских сточных вод при помощи биоцидных реагентов // Сб. трудов Междунар. науч-практ. конф. "Вода для устойчивого развития общества. Интегрированное управление водными ресурсами". - Крым, г. Щелкино. - 2003. - С. 60 - 61.

Особистий внесок автора: приведено спосіб очищення стiчних вод від ПГМГ-хлориду фільтруванням. Встановлено залежність зниження концентрації ПГМГ-хлориду у водному середовищі від часу знаходження.

14. Эпоян С.М., Пащенко А.В. Обеззараживание биологически очищенных городских сточных вод веществами гуанидиновой группы // Зб. тр. Міжнар. наук.-практ. конф. "Сучасні проблеми охорони довкілля, раціонального використання водних ресурсів та очистки природних і стічних вод". - м. Миргород.- 2004. - С. 64 - 67.

Особистий внесок автора: встановлено ступінь впливу температури та рН, які мають стічні води, на процес знезаражування.

15. Эпоян С.М., Пащенко А.В. Обеззараживание биологически очищенных городских сточных вод полигексаметиленгуанидин-хлоридом // Матер. Междунар. конгр. "Вода: экология и технология" (ЭКВАТЭК - 2004). - Россия, г. Москва. - 2004. - Ч. 2. - С. 665-666.

Особистий внесок автора: встановлено час контакту розчина реагенту зі стічними водами. Показано механізм зменшення концентрації ПГМГ-хлориду в оброблених стічних водах.

АНОТАЦІЯ

Пащенко О.В. Знезаражування міських стічних вод полімерними електролітами. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.04 - водопостачання, каналізація. - Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2006.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної проблеми розробки і вивчення технології використання розчинних полімерних реагентів на основі полігексаметиленгуанідину (ПГМГ) для знезаражування біологічно очищених міських стічних вод. Вивчено закономірності деструкції залишкових концентрацій ПГМГ у водному середовищі. В роботі отримані такі результати: розроблено технологію знезаражування біологічно очищених міських стічних вод ПГМГ-хлоридом; встановлена ефективність біоцидної дії полімерних електролітів на загальне мікробне число і кишкову палочку; встановлена залежність колі-індексу від дози знезаражуючого реагенту та часу взаємодії знезаражуючого розчину зі стічними водами. Встановлені параметри деструкції ПГМГ-хлориду в залежності від часу знаходження реагенту у водному розчині; кінцевими продуктами гідролізу й біохімічного окиснювання ПГМГ-хлориду є амоній, діоксид вуглецю, молекулярний азот і закис азоту які нешкідливі для ценозів природних водних об'єктів; запропоновані методи зниження концентрації ПГМГ-хлориду в оброблених реагентом стічних водах фільтруванням чи в біологічних ставках.

Випробувано ПГМГ-хлорид і ПГМГ-фосфат у ролі реагентів для знезаражування біологічно очищених стічних вод на каналізаційних очисних спорудах м. Світловодська Кіровоградської області (акт іспитів від 15.05.2002).

Ключові слова: міські стічні води, знезаражування, колі-індекс, загальне мікробне число, біоцидна активність, ПГМГ-хлорид, ПГМГ-фосфат, деструкція.

АННОТАЦИЯ

Пащенко А.В. Обеззараживание городских сточных вод полимерными электролитами. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.04 - водоснабжение, канализация. - Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2006.

Диссертационная работа посвящена решению актуальной задачи разработки и исследования технологии применения растворимых полимерных реагентов на основе полигексаметиленгуанидина (ПГМГ) для обеззараживания биологически очищенных городских сточных вод и изучению закономерностей деструкции остаточных концентраций полигексаметиленгуанидина в водной среде.

На основе анализа влияния химических и физико-химических свойств веществ ПГМГ группы на их бактерицидное действие сделано заключение о возможности и целесообразности их применения для обеззараживания биологически очищенных городских сточных вод вместо хлорсодержащих веществ, имеющих серьезные недостатки. В результате проведенных исследований определена эффективность биоцидного действия соединений ПГМГ группы на патогенные микроорганизмы (бактерии коли) и общее микробное число. Определены доза реагента и время, необходимые для достижения санитарно-эпидемиологической надежности сточных вод, обеззараженных веществами ПГМГ группы. Установлено, что при увеличении времени контакта биоцидных полимерных электролитов с биологически очищенными сточными водами с 30 мин до 60 мин доза реагента, необходимая для достижения санитарно-эпидемиологической надежности обработанных сточных вод, снижается на порядок: с 30-50 до 3-4 мг/дм3 (при применении ПГМГ-хлорида с 30 до 3 мг/дм3, при применении ПГМГ-фосфата с 50 до 4 мг/дм3). Получены эмпирические зависимости изменения коли-индекса и общего микробного числа (ОМЧ) биологически очищенных городских сточных вод под влиянием следующих факторов: температуры обрабатываемых сточных вод, времени контакта раствора реагента со сточными водами, вводимой дозы реагента и срока хранения реагента. Эти зависимости позволяют устанавливать дозы реагентов для каждого конкретного сочетания указанных здесь параметров. Изучен процесс деструкции ПГМГ-хлорида в водных средах и получена зависимость изменения концентрации ПГМГ-хлорида в водной среде от времени его нахождения в ней, позволяющая прогнозировать это изменение. Разработана математическая модель процесса деструкции ПГМГ-хлорида в водной среде с течением времени. Проверка моделирования процесса деструкции ПГМГ-хлорида в водной среде с течением времени по критерию Фишера показала, что полученная таким способом модель адекватна. Оценка относительной суммарной погрешности результатов измерений по определению параметров деструкции ПГМГ-хлорида с течением времени в водной среде показала, что она не превышает 10 %, и полученные данные достоверны.

Конечными продуктами гидролиза и биохимического окисления ПГМГ-хлорида являются аммиак, углекислый газ, молекулярный азот и закись азота, безвредные для ценозов природных водных объектов.

Перед выпуском сточных вод, обработанных ПГМГ-хлоридом, в природные водные объекты снижение концентрации этого реагента, в случае необходимости до норм ПДК, можно достичь в биологических прудах или доочисткой на гравийно-песчаных фильтрах.

В работе предложена технология обеззараживания биологически очищенных городских сточных вод ПГМГ-хлоридом на городских коммунальных очистных сооружениях вместо хлорирования.

Испытаны ПГМГ-хлорид и ПГМГ-фосфат в качестве реагентов для обеззараживания биологически очищенных городских сточных вод на коммунальных очистных сооружениях г. Светловодска Кировоградской обл. (акт испытаний от 15.05.2002). Социальный, экологический и экономический эффект для г. Светловодска Кировоградской области при применении ПГМГ-хлорида для обеззараживания очищенных сточных вод составит 62082 грн. в год.

Ключевые слова: городские сточные воды, обеззараживание, коли-индекс, общее микробное число, биоцидная активность, ПГМГ-хлорид, ПГМГ-фосфат, деструкция.

RESUME

Paschenko А.V. Disinfecting of city sewage by polymeric electrolytes. - Manuscript.

The thesis for scientific degree of Candidate of Technical Sciences on a speciality 05.23.04 - water supply, the water drain. - the Kharkov state technical university of construction and architecture, Kharkov, 2006.

Dissertation is devoted to the decision of pressing question of development and studying of a method use of soluble polymeric reagents on a basis polygexamethylenguanidin (PGMG) for disinfecting of biologically cleared city sewage. Laws of residual PGMG concentration destruction in the water environment are studied. In thesis the such results are obtained: method of disinfecting of biologically cleared city sewage by PGMG-chloride is carried out; the efficiency of biocide action polymeric electrolytes on the general microbial number and Escherichia coli bacteria are determined; dependence of a coli-index on a doze of disinfecting reagent and time of interaction of disinfecting solution with sewage is fixed. The parameters of PGMG-chloride destruction depending on time of a reagent presence in a water solution are determined; End-products of hydrolysis and biochemical oxidation of PGMG-chloride are ammonium, carbonic gas, molecular nitrogen and nitrogen protoxide which are harmless for natural water objects coenosises; whether the offered methods PGMG-chloride concentration decrease in the sewage processed by a reagent filtering in biological ponds.

PGMG-chloride and PGMG-phosphate are tested as reagents for disinfecting of biologically cleared sewage on sewer cleaning constructions of Svetlovodsk of the Kirovograd area (the act of tests from 15.05.2002).

Key words: city sewage, disinfecting, a coli-index, the general microbial number, biocidal activity, PGMG-chloride, PGMG-phosphate, destruction.

Размещено на Allbest.ru

...