Анализ электротехнологических методов обеззараживания жидких сред

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ электротехнологических методов обеззараживания жидких сред

Магистрант - Хисамов Б.Р.

(ФГБОУ ВО СПбГАУ)

Метод обеззараживания жидких сред АПК должен удовлетворять следующим критериям, являющихся основополагающими для применения метода в с/х производстве:

1. Полное подавление жизнедеятельности болезнетворных микроорганизмов; 2. Экономичность обеззараживания, включающая в себя затраты на энергию и дезинфектанты;

3. Простота внедрения установок обеззараживания в технологические линии с/х производства.

Существующие методы обеззараживания жидких сред можно разделить на три большие группы: химические, физические и физико-химические.

Принцип действия химических методов обеззараживания основан на использовании различных реагентов, добавляемых в обрабатываемую среду для подавления жизнедеятельности болезнетворных микроорганизмов.

Из группы химических методов обеззараживания нет метода, удовлетворяющего всем критериям его оценки для использования в отраслях АПК.

К методам физической группы обеззараживания относятся: нагревание, УФ-облучение, обработка в магнитном поле, гамма излучением, электрическими разрядами, фильтрация [1]. Из представленных методов только нагревание и УФ-облучение способны обрабатывать любые жидкие среды встречающиеся в сельском хозяйстве.

Обработка магнитным полем жидких сред возможна только с низким (менее 1,0 мг/л) содержанием ионов железа в них. С увеличением концентрации ионов железа в обрабатываемой среде, уменьшается эффект обеззараживания. Так при концентрации ионов железа в воде 20 мг/л эффективность обеззараживания составляет всего 21,4 %. В питательных растворах гидропонных теплиц концентрация железа может доходить до 2 - 4 мг/л , что затрудняет возможность обеспечения рассматриваемым методом хорошего качества обеззараживания. Антимикробный эффект данного метода в течение года меняется в широком диапазоне, поэтому нет никакого основания использовать его в АПК, так как нужна будет постоянная корректировка напряженности магнитного поля, характер регулирования которой необходимо будет экспериментально устанавливать для каждой отдельной установки используемой в хозяйстве.

Обработка жидких сред электрическими разрядами, например молока, содержащих белки, жиры, углеводы и различные витамины, невозможна в настоящее время, так как еще не изучены процессы влияния электрического тока на данные компоненты [2]. Данный метод интенсивно изучается во многих странах мира, но так как он еще недостаточно изучен, рекомендовать его для использования в сельскохозяйственном производстве является нецелесообразным. обеззараживание жидкий среда

Нагревание -- применяют для уничтожения грибов, бактерий, вирусов и нематод. Сущность данного метода обеззараживания воды и питательных растворов гидропонных теплиц заключается в том, что в среде нагретой до температуры более 60 °с замедляется рост микроорганизмов, но существующие все же не погибают. Для того, чтобы они погибли, температуру жидкости нужно повысить до 70 °с и выдержать около 2 часов, либо, выдержать воду 30 секунд при 95 °С или 3 минуты при 85 ° С. Одной из разновидностей данного метода, известного еще со средних веков, является обеззараживание воды кипячением. Однако ввиду больших затрат энергии (2000 кВт·ч/м3) выпаривание с последующей конденсацией в с/х применяется для небольших объемов. Данный метод применяется также для обеззараживания молока -- пастеризация, с соответствующими режимами и температурами его нагрева. Из достоинств данного метода можно отметить лишь простоту его реализации и отсутствие побочного действия нагрева жидких сред на их физико-химический состав.

К недостаткам метода термического обеззараживания относятся:

1) ненадежность обеззараживания, так как некоторые виды бактерий, например Legionella, весьма термоустойчивы;

2) повышенные энергетические затраты, которые зависят от конечной температуры до которой нагревается среда.

Так при дезинфекции питательных растворов гидропонных теплиц они составляют порядка 7,28...8,44 кВт · ч/м3.

УФ-облучение. Антимикробное действие УФ-излучения проявляется в деструктивно-модифицирующих фотохимических повреждениях ДНК в клеточном ядре микроорганизмов. Это приводит у бактериальных вирусов (фагов) к их утрате способности к внутриклеточному размножению, а у микроорганизмов -- к гибели клеток до первого деления или чаще всего в первом или последующих поколениях. В результате воздействия данного излучения на обеззараживаемые жидкие среды наблюдается отсутствие изменения физико-химического состава обрабатываемой среды, и образования вредных побочных продуктов. Ультрафиолет способен обеспечить полное подавление жизнедеятельности любых болезнетворных микроорганизмов, так как разрушает самые стойкие формы жизнедеятельности микроорганизмов, даже такие как споры. Для обеззараживания УФ-излучением характерны более низкие, чем при хлорировании и, тем более, озонировании эксплуатационные расходы [3]. Это связано со сравнительно небольшими затратами электроэнергии (в 3 - 5 раз меньшими, чем при озонировании), в частности отсутствием его (излучения) зависимости степени воздействия на микроорганизмы (качество обеззараживания) находящихся в жидкости от ее pH и температуры; отсутствием потребности в дорогостоящих реагентах: жидком хлоре, гипохлорите натрия или кальция, а также отсутствием необходимости в реагентах для дехлорирования. УФ-оборудование легко вписывается в типовые технологические схемы и не требует значительных строительных работ на существующих сооружениях, в частности от того, что время обеззараживания при УФ- облучении составляет 1-10 секунд в проточном режиме, поэтому отсутствует необходимость в создании контактных емкостей. Единственным и основным недостатком данного метода обеззараживания является значительная зависимость глубины проникновения УФ-лучей в обрабатываемую жидкую среду от органолептических и физико-химических свойств среды.

Комбинированные методы -- это методы, в которых обеззараживающее действие в среде производят химические реагенты совместно с электромагнитными излучениями, либо совместное действие нескольких реагентов. К ним относится: 1) обеззараживание УФ-излучением совместно с: ионами меди и серебра, хлором, пероксидом водорода, озоном; 2) совместное действие гипохлорита натрия и ионов меди с серебром, пероксида водорода с ионами серебра, пероксида водорода, меди и аскорбиновой кислоты с серебром и многие другие. Так как эти методы в настоящее время только изучаются, то невозможно адекватно оценить эффективность их применения в отраслях АПК.

Из изложенной выше оценки возможности использования различных методов обеззараживания в АПК, только УФ-облучение удовлетворяет всем критериям, по которым они оценивались. На основе полученного результата следует, что УФ-облучение жидких сред является одним из наиболее перспективных методов для внедрения в отрасли АПК. Несмотря на то, что основной недостаток данного метода -- это значительная зависимость глубины проникновения УФ-лучей в обрабатываемую среду от ее органолептических и физико-химических свойств, которая оказывает влияние на общее качество обеззараживания среды на той или иной установке. С целью повышения эффективности работы бактерицидной установки, нужно выбрать такую технологию облучения, которая позволит до минимума свести данное влияние. Перед тем как разрабатывать такую технологию, необходимо провести анализ существующих технологий облучения жидких сред, применяемых в УФ-установках и самих установок.

Список использованных источников

1. Якименко А.В., Костюченко С.В., Васильев С.А.и др. Опыт эксплуатации систем УФ-обеззараживания сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 1998. - № 11. - с. 17 - 20.

2. Савлук О.С., Потапченко Н.Г., Илляшенко В.В. Изучение обеззараживания питьевой воды в макетной УФ-установке // Химия и технология воды. - 1993. -т. 15, № 11 12. - с. 797 - 803.

3. Котов А.В. Повышение энергетической эффективности ультрафиолетового обеззараживания жидких сред в сельскохозяйственном производстве на основе применения энергосберегающей технологической схемы облучения: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.02. - СПб., 2004. - 146 с.

Размещено на Allbest.ru