Создание портативных индивидуальных устройств для очистки и обеззараживания воды в полевых условиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.04, кандидат технических наук Кирьянова, Людмила Федоровна

• Кирьянова, Людмила Федоровна
• кандидат технических наук
• 1997

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кирьянова, Людмила Федоровна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Требования к питьевой воде. Характеристика примесей природных вод из пресноводных источников и основные методы очистки и обеззараживания воды, приемлемые для портативных индивидуальных устройств

1.1.1. Анализ потенциально опасных для человека примесей в воде поверх-остных пресноводных источников и методов их удаления

1.1.2. Методы обеззараживания воды для питья

1.2. Конструкция и функциональные характеристики ПИУ

1.2.1. Портативные индивидуальные устройства для обеззараживания и очистки 27 воды в полевых условиях

1.2.2. Безреагентные портативные индивидуальные устройства для обеззараживания и очистки воды

1.2.2.Реагентные портативные устройства для обеззараживания воды

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Объекты исследований

2.2. Методики исследования функциональных характеристик йодсодержа-щих анионообменных смол

2.3. Методики исследования адсорбционных характеристик сорбентов

2.4. Методики исследования функциональных и технических характеристик

портативного индивидуального устройства

Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1. Исследование обеззараживающего действия йодсодержащих анионообменных смол в высокодинамическом режиме

3.2. Исследование обеззараживающего действия серебросодержащего катионита КУ-23 СМ в высокодинамическом режиме

3.3. Исследование обеззараживающего действия йодсодержащих анионообменных смол и серебросодержащей смолы в высокодинамическом режиме

3.4. Исследование физико-химических процессов йодовыделения из

йодсодержащих анионообменных смол

3.5. Исследование физико-химических процессов выделения серебра из серебросодержащей катионообменной смолы марки КУ-23 СМ

3.6. Методологические основы разработки портативных индивидуальных устройств

3.6.1.Выбор наиболее эффективных дезинфицирующих и сорбирующих компонентов портативных индивидуальных устройств для очистки и обеззараживания воды

3.6.2. Выбор оптимального соотношения компонентов портативного индивидуального устройства

3.6.3. Особенности конструкции ПИУ с учетом специфики используемых компонентов и их соотношения и технологии изготовления устройства

3.7. Гигиенические аспекты создания ПИУ

3.7.1. Комплексное технолого-гигиеническое исследование безвредности ПИУ

3.7.2. Технолого-гигиеническая оценка барьерной функции ПИУ - исследование

функциональных характеристик ПИУ

Основные выводы

Литература

СПИСОКУ СДОБНЫХ ОБОЗНАЧЕН И Й ОМЧ - общее микробное число КИ -коли-индекс

БГКП - бактерии группы кишечной палочки

ПИУ - портативное индивидуальное устройство

АУ - активированные угли

АА - антрацит активированный

ПДК - предельно-допустимая концентрация

м.кл. - микробная клетка

ОИА - олигоиодиданион

СИА - смола йодсодержащая анионообменная

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание портативных индивидуальных устройств для очистки и обеззараживания воды в полевых условиях»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Среди значительного числа проблем, связанных с обеспечением нормальной жизнедеятельности и работоспособности малых коллективов людей (геологов, строителей, лесоразработчиков, охотников, туристов и т.дХ вынужденных длительное время находиться в отрыве от населенных пунктов,, одной из наиболее важных является проблема обеспечения их доброкачественной питьевой водой. Особенно актуальна эта проблема для воинских контингентов при полевом размещении войск, когда возникает необходимость пользоваться водой непроверенных поверхностных водоисточников (река, пруд, болото, арык и т.д.).

Несомненную актуальность имеет проблема обеспечения безопасной питьевой водой и в других экстремальных условиях: при стихийных бедствиях (землетрясениях, наводнениях и т.д.) и в случае войны при применении противником оружия массового поражения, в результате чего возможно заражение питьевой воды радионуклидами, отравляющими веществами и продуктами их разложения, а также бактериями, вирусами и токсинами.

В литературе приводятся многочисленные сведения о высокой степени биологического и химического загрязнения поверхностных водоемов даже вдали от населенных пунктов. Нередко вода поверхностных водоемов по санитарно-химическим и микробиологическим показателям приближается к сточным водам [3,13,14,1719,23,44,47,52,53,56,61,68,74,81,84,].

В воде рек, озер, прудов средней полосы России бактерии группы кишечной палочки обнаруживаются в концентрации 104-105 м. кл. в 1 л, а ОМЧ превышает 130 - 150 м. кл. в 1 мл, что является четким указанием на загрязнение этих водоемов патогенной микрофлорой.

Эти показатели могут быть еще выше в южных регионах (арыки^ кананалы, оросительные системы и т.д.): концентрация БГКП достигает 106 м.кл./л, ОМЧ -105 м. кп./мл. Многие болезнетворные микроорганизмы при этом не только длительное время остаются живыми в воде и сохраняют способность вызывать инфекционное заболевание, но могут размножаться и продуцировать токсины [ 5,7,57,58,59,68,72,].

Столь высокая обсемененность поверхностных питьевых источников является причиной того, что, по данным Всемирной организации здравоохранения, около 80% острых кишечных инфекций в мире обусловлены контактом с инфицированной во-

дой или нарушением санитарно-гигиенических норм при использовании ее в процессе жизнедеятельности [7,36,70].

Вода природных источников,. используемая для питья и подвергаемая в полевых условиях очистке и обеззараживанию, практически не нормируется ни по одному показателю: физическому, химическому и бактериологическому. Эффективная очистка и обеззараживание воды природных источников до показателей доброкачественной питьевой воды могут быть достигнуты, как правило, лишь при использовании комбинации различных методов очистки и обеззараживания, что имеет место при промышленных методах подготовки воды для питьевого водоснабжения [20,22,30].

В связи с этим основной задачей портативных индивидуальных устройств для очистки и обеззараживания воды является доведение природной воды до показателей, соответствующих такому ее качественному составу, который не нарушал бы нормального функционирования организма человека. Согласно [85-87], это означает, что питьевая вода не должна содержать взвеси, коллоиды, планктон, патогенные микроорганизмы, бактерии, вирусы, токсичные органические и неорганические вещества.

Попытки разработать такие портативные индивидуальные устройства для обеззараживания и очистки воды в полевых условиях предпринимались с начала XX века[11 ],_ В период русско-японской войны и до конца 70-х годов основной формой портативных индивидуальных средств обеззараживания воды являлись таблетки, содержащие различные химические дезинфектанты (на основе соединений хлора, перманганата калия и др.)[1,2,50,55].Таблетированные формы как средство для обеззаражиания воды достаточно успешно зарекомендовали себя в период Великой Отечественной войны и в послевоенное время[50]. Однако ряд присущих таблеточным средствам обеззараживания недостатков: длительность обеззараживания, неудовлетворительные органолептические и физико-химические показатели обезза-ра-женной с их помощью воды, возможность образования высокотоксичных соединений [51,60,62,64-66,75,81] резко ограничивал область их практического применения.

В 70-е годы появились портативные индивидуальные устройства,_ в основу действия которых был заложен безреагентный принцип очистки и обеззараживания воды путем ее фильтрации и (или) сорбции. Такие устройства могли эффективно

очищать воду от взвешенных частиц, в том числе от бактерий, простейших, яиц гельминтов, но не очищали ее от вирусов и микробных токсинов. Кроме того, к недостаткам таких ПИУ следует отнести малый ресурс и возникавший при эксплуатации большой перепад давления на входе и выходе устройства. Поэтому такие устройства не нашли широкого практического применения.

В последние годы появилось новое поколение портативных индивидуальных устройств, основанных на комбинированном (реагентно-безреагентном) принципе очистки и обеззараживания воды. С помощью таких устройств сначала осуществляется грубая очистка воды от взвешенных частиц,.....затем ее обеззараживание с

помощью химического дезинфектанта, и, на завершающем этапе - очистка с целью освобождения воды от мелких взвешенных частиц, избытка дезинфектанта и посторонних запахов и привкусов.

Вместе с тем такие устройства имели сравнительно небольшой ресурс и не гарантировали обеззараживание воды от патогенных бактерий.

До постановки настоящей работы отечественные портативные индивидуальные устройства с комбинированным принципом обеззараживания и очистки не разрабатывались и не производились. Не были разработаны и научно-методические основы технолого-гигиенической оценки таких устройств.

Основой для проведения настоящих исследований явилось решение Государственной Комиссии Совета Министров СССР по военно-промышленным вопросам от 14.02.85 №48-6.

Цель работы - создать портативные индивидуальные устройства (ПИУ)^ обеспечивающие защиту организма от химических и биологических загрязнений при потреблении им пресной природной воды в полевых условиях.

Задачи исследования:

1. Выявить специфику физико-химических условий обеззараживания воды в высокодинамических условиях ее фильтрации .

2. Изучить физико-химические и биоцидные свойства сильноосновных анионо-обменных смол с олигойодидными анионами.

3. Изучить физико-химические и биоцидные свойства серебросодержащих катионообменных смол с олигойодидными анионами.

4. Исследовать физические процессы сорбции низкомолекулярных веществ активными углями различной структуры в высокодинамическом режиме фильтрации воды.

5. Разработать компонентные составы и конструктивные решения ПИУ и определить их функциональные параметры.

6. Определить основные технолого-гигиенические аспекты функционирования ПИУ.

Научная новизна.

1. Выявлена специфика физико-химических условий обеззараживания и очистки воды ПИУ комбинированного действия., заключающаяся в крайне малых временах контакта дезинфектанта с микроорганизмами,не превышающими 6-10 е., и в высоких линейных скоростях прохождения очищаемой воды через сорбирующие наполнители, составляющие 50-70 м/час.

2. Показано, что в высокодинамическом режиме фильтрации воды концентрация йода» выделяемого анионообменными смолами с олигойодидными анионами, зависит от их гранулометрического состава, соотношения объема смолы к скорости потока воды и от температуры воды.

3. Установлено, что ионы серебра, выделяемые в воду макропористым серебро-содержащим катионитом, активизируют процесс дезинфекции^ способствуя генерации высокоэффективного дезинфицирующего вещества - катионов йода.

4. Показано, что в процессах сорбции низкомолекулярных веществ активными углями различной структуры одним из факторов, повышающих эффективность очистки воды в высокодинамическом режиме фильтрации воды, является конвективный перенос сорбата.

5. Установлено, что оптимальной является конструкция ПИУ в виде трубчатого корпуса с размещенными в нем слоями наполнителей в последовательности по ходу движения воды, обеспечивающими: первый слой - предварительную очистку (активный уголь или активированный материал типа AHM); второй слой - основное обеззараживание (йодсодержащая смола марки СИА или марки МЕТИС); третий слой - основную очистку (активированный уголь марки АА или СКН-Т, или F-400); четвертый слой - окончательное обеззараживание (катионит серебросодержащий марки КУ-23 СМ); мундштука и защитного колпачка.

6. Разработан и научно обоснован алгоритм технолого-гигиенической оценки безопасности и эффективности ПИУ как средства очистки воды.

Практическая значимость.

1. Разработаны компонентный состав и конструкция ПИУ комбинированного принципа действия.

2. Предложен и научно обоснован алгоритм технолого-гигиенической оценки ПИУ, как средства очистки воды для питья.

3.На основании разработанных конструкции и подходов к обеззараживанию и очистки воды в высокодинамическом режиме разработаны и получили практическое внедрение ПИУ типа "Родник" (ТУ 64-2-374-86), серийно выпускавшиеся на Харьковском ПО "Стома" с 1986 г по 1994 г. и "БИП-1" (ТУ 3441-009-1809591794), серийно выпускаемые АОЗТ "МЕТТЭМ -Технологии". ПИУ "Родник" принят на снабжение Советской Армией и Военно-Морским Флотом 11.12.1986 г. Подтвержденный экономический эффект от применения в 1987 г. ПИУ "Родник" ограниченным контингентом советских войск в Республике Афганистан составил 5,2 млн. руб. Разработка ПИУ "Родник" отмечена Премией СМ СССР в 1989 г. Технолого-гигиени-ческие аспекты работы нашли отражение в ГОСТ Р № РОСС RU.0001.11 "Правила сертификации водоочистных устройств" (1995 г.) и проекте ТСН МУ-97 МО "Методические указания (регламент) по сертификации водоочистного оборудования индивидуального (бытового), и коллективного пользования систем водоснабжения и водоотведения территории Московской области" (1997 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликованы 20 печатных работ^ в том числе 17 на международном уровне и в центральной печати.

Апробация работы. Диссертация обсуждена и одобрена на апробационной комиссии НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН (1997 г.), ее разделы доложены на Всесоюзных научно-технических совещаниях "Очистка природных и сточных вод"(1994 г.) и "Обеззараживание питьевых вод" (1989 г.), на Международных семинарах "Вода, которую мы пьем" (1995 г.) и "Problems of drinking water supply and means of its solution" (1996 г.), на l-ом и ll-ом Международных конгрессах "Вода; экология и технология" (1994,. 1996 г.г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

- Специфика физико-химических условий обеззараживания и очистки воды ПИУ комбинированного принципа действия,... заключающаяся в крайне малых временах

контакта дезинфектанта с микроорганизмами, не превышающие 6-10 е., и в высоких линейных скоростях прохождения очищаемой воды через сорбирующие наполнители таких водоочистителей, составляющие 50-70 м/час.

- Закономерности выделения йода сильноосновными анионообменными смолами с олигойодидными анионами от их гранулометрического состава^ соотношения объема смолы к скорости потока воды и от температуры воды.

- Существенный вклад конвективного переноса сорбата в эффективность сорб-ционных процессов очистки воды в высокодинамическом режиме фильтрации воды.

- Оптимизированная блок-схема ПИУ, включающая предварительную очистку, основное обеззараживание, основную очистку и окончательное обеззараживание.

- Алгоритм технолого-гигиенической оценки ПИУ, как средства обеззараживания и очистки воды по критериям их безопасности и эффективности.

ГЛАВА!. ЛИТЕРАТУР НЫЙОБЗО Р

1.1. Требования к питьевой воде. Характеристика примесей природных вод из пресноводных источников и основные методы очистки и обеззараживания воды, приемлемые для портативных индивидуальных устройств.

Основными критериями качества воды для питья являются ее физические, химические и бактериологические показатели [32, 84-86].

Физическими показателями воды являются ее электропроводность, температура и органолептические свойства С мутность, прозрачность,, цветность, запах и привкус).

Кыаиболеа важным химическим показателям качества воды относятся:

- сухой остаток, характеризующий солесодержание и количество коллоидно-растворенных веществ;

- окисляемость, характеризующая общее содержание в воде восстановителей;

- хлороемкость или хлоропоглощаемость, характеризующие загрязнение воды галогенорганическими соединениями;

- общая щелочность, определяемая содержанием карбонатов и гидрокарбонатов, гуминовых соединений и фульвокислот;

- водородный показатель рН;

- азотсодержащие вещества, характеризующие загрязненность воды бытовыми стоками;

- растворенный кислород,., характеризующий загрязнение воды органическими веществами;

- токсические и радиоактивные вещества, характеризующие безопасность воды для питья.

Под бактериологическими показателями воды подразумевают зараженность воды различными микроорганизмами ( бактериями, вирусами и т.д. ). Обычно о зараженности воды патогенными бактериями судят по наличию в воде легко определяемых бактерий группы кишечных палочек. При этом степень зараженности воды характеризуют по количеству микробных клеток в 1 мл неразбавленной воды и по количеству БГКП в 1 л воды.

Научно-обоснованные требования к качеству питьевой воды, обеспечивающие ее безопасность в отношении человеческого организма, изло-жены в ГОСТе 287482 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством", в новом нормативном документе РФ - Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.4.559-96) "Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству вод централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" [84-86].

Существующие промышленные методы очистки и промышленные установки для получения воды для питья, в основном, обеспечивают получение воды^ соответствующей требованиям ГОСТ 2874-82 и Сан-ПиН'а 2.1.4.559-96. При этом гарантированная безопасность в санитарно-гигиеническом отношении питьевой воды и надежность обеззараживания достигаются в результате многостадийной обработки воды природного источника^ соответствующего требованиям ГОСТ 2761 -84 " Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиени-ческие^ технические требования и правила выбора", включающей этапы осветления и обесцвечивания воды, обеззараживания, удаления железа, марганца и кремнекислоты, удаления привкусов и запахов, фторирования либо дефто-рирования, стабилизационной обработки, умягчения воды и увеличением времени контакта с обеззараживающими веществами в процессе транспортировки воды в магистралях к потребителю [22, 31-32,45].

Промышленные методы водоподготовки не приемлемы для ПИУ^ главным образом, из-за пространственно-временных ограничений: так в "классических" процессах обеззараживания воды для питья минимально-необходимое время обеззараживания воды составляет 300 - 6000 е., а линейные скорости прохождения растворов через сорбенты- 2,5-12 м/ч, тогда как в ПИУ, как это показано нами в главе 3, время обеззараживания не превышает 5-10 с, а линейная скорость - 50-250 м/ч. Учитывая неопределенность состава природной воды, подвергаемой очистке и обеззараживанию в полевых условиях с помощью портативных индивидуальных устройств, целесообразно рассмотреть потенциальный состав примесей природной воды и, исходя из этого состава, - методы обработки воды, приемлемые для портативных индивидуальных устройств. При рассмотрении методов обработки воды будем учитывать тот факт, что вода, полученная с помощью ПИУ, не должна стать потенциально опасной для человеческого организма, в первую очередь, в

эпидемическом и остротоксическом отношении и будем рассматривать ПИУ как средство для выживания в экстремальных условиях.

1.1.1. Анализ потенциально опасных для человека примесей в воде поверхностных пресноводных источников и методов их удаления.

Одной из наиболее распространенных классификаций примесей воды является классификация Л. А. Кульского, основанная на физико-химических характеристиках примесей (фазовом состоянии и дисперсности) [32]. Согласно этой классификации вода может содержать четыре группы примесей.

Первая группа примесей представляет нерастворимые в воде взвеси, которые кинетически неустойчивы и удерживаются во взвешенном состоянии динамическими силами водного потока. В состоянии покоя взвеси седиментируют. Представителями этой группы являются суспензоиды и эмульсоиды, бактерии и водоросли, которые удаляются из воды следующими методами:

- механическим безреагентным выделением (отстаиванием, фильтрованием, микропроцеживанием, центрифугированием). Эти методы обеспечивают удаление грубодисперсных примесей при их содержании в воде до 500 мг/дм3, взвешенных веществ до 10ОО мг/дм3 и планктона более 10ОО мг/дм3;

- флотацией (безреагентной и реагентной), Нефть, масла можно удалить при содержании их в воде 50-150 мг/ дм3;

- адгезией на высокодисперсных и зернистых материалах (на гидрооксидах AI и Fe). Метод позволяет очистить воду от тонкодисперсных взвесей соединений Fe и Мп, взвешенных частиц при содержании до 150 мг/ дм3 и цветности до 150 град., патогенных бактерий и спор;

- агрегацией при помощи флокулянтов. Метод обеспечивает удаление из воды взвешенных частиц без ограничения их концентрации, а также патогенных бактерий и спор;

- электрофильтрацией суспензий и электррудерживанием микроорганизмов.

Вторая группа примесей объединяет гидрофильные и гидрофобные минеральные и органо-минеральные коллоидные частицы почв и грунтов, недиссоцииро-ванные и нерастворимые формы высокомолекулярных гумусовых веществ, детергенты, вирусы и другие микроорганизмы, близкие по размерам к коллоидным частицам. Агрегативная устойчивость гидрофобных примесей этой группы обусловле-

на электростатическим состоянием межфазной поверхности и созданием на поверхности частиц стабилизирующих слоев. Очистка воды от этой группы примесей осуществляется следующими методами:

ультрафильтрацией;

окислением (хлорирование, озонирование);

адсорбцией на гидрооксидах А1 и Яе (удаление из воды коллоидных и высокомолекулярных веществ, вирусов);

агрегацией при помощи флокулянтов катионного типа.

С целью улучшения физических показателей воды за счет удаления взвешенных и коллоидных частиц и высокомолекулярных веществ, обуславливающих мутность и цветность природных вод„ проводится осветление и обесцвечивание воды. При этом удаляется большая часть болезнетворных организмов. Процесс осветления и обесцвечивания включает ряд., обязательных стадий: отстаивание,. в результате отстаивается 50-60% взвешенных частиц, префильтрование через кварцевый песок и дробленный антрацит, барабанные сетки и микрофильтры, задерживающие от 65 до 95% синезеленых и от 45 до 75% диатомитовых водорослей, а также до 25% взвешенных веществ. Далее в аппаратах смешения вода подвергается контакту с коагулянтом с целью адсорбции коллоидных окрашенных примесей на поверхности частиц^ после чего вода подается на окончательную фильтрацию через скорые фильтры - слой мелкозернистого фильтрующего материала -кварцевый песок или антрацит с целью удаления органических примесей.

В случае осветления и обесцвечивания высокоцветных вод и мутных малоцветных вод. на стадии смешения вместе с каогулянтом в воду вводят активный хлор в виде газообразного хлора или гипохлорид кальция, хлорную известь или хлорамин.

Этот способ применим только для стационарных станций водоподготовки и практически неприемлем для ПИУ.

В случае применения ПИУ с целью улучшения физических показателей воды за счет удаления из нее примесей первой и второй группы - взвешенных и коллоидных частиц, высокомолекулярных веществ, обусловливающих мутность и цветность природных вод, из-за малых габаритов практически исключается возможность введения коагулянтов и отстаивания воды, что используется на стационарных станциях водоподготовки. По-видимому, для ПИУ наиболее приемлемыми методами ос-

ветления и обесцвечивания воды являются сочетание фильтрации с адсорбцией и окислением, так как эти методы не требуют больших времен контакта и конструктивного исполнения.

К третьей группе примесей относятся молекулярно растворимые соединения: газы, органические вещества биологического происхождения и вносимые промышленными, и. хозяйственно-бытовыми- стоками.

Для очистки воды от этой группы примесей используют методы десорбции газов (аэрирование), окисления хлором,, озоном^ перманганатом калия;, экстракции органическими растворителями; адсорбции на активированном угле; биохимического распада.

Дезодорация на практике осуществляется тремя основными методами: аэрированием, окислением и адсорбцией. Наиболее эффективны последние два метода, обеспечивающие устранение из воды хлорного, рыбного, водорослевого^ хлорфе-нольного и других запахов [34,54,63]. В качестве окислителей чаще всего используют хлор, хлор в сочетании с аммиаком и озон.

При адсорбционном методе дезодорации удаление из воды привкусов и запахов осуществляется фильтрованием воды через зернистый активированный уголь или добавлением в воду порошкобразного активированного угля. Из перечисленных методов по удалению, привкусов обусловленных наличием в воде органических примесей, запахов и растворимых в воде газов наиболее приемлемым для портативных индивидуальных устройств методом обработки воды является метод обработки воды зернистым активированным углем или ее окислением, а также комбинацией этих методов.

Четвертая группа примесей включает электролиты. Для очистки воды от этих веществ используют:

- гиперфильтрацию (обратный осмос X - фильтрование воды с общим солесо-держанием до 20-35 г/дм3 через непроницаемые для ионов мембраны;

- перевод ионов в малорастворимые соединения (умягчение и обескремнивание воды);

- сепарацию ионов при различных фазовых состояниях воды (дистилляция, экстракция, опреснение вымораживанием, газогидратное опреснение);

- фиксацию ионов на твердой фазе ионитов (ионный обмен);

- перевод ионов в малодиссоциированные соединения;

- использование подвижности ионов в электрическом поле (электродиализ),

- дистилляцию.

В отношении ПИУ наиболее перспективен метол ионного обмена.

Таким образом, с точки зрения опасности для человека в полевых условиях, наиболее опасны примеси всех четырех рассмотренных групп. Учитывая химическую природу этих примесей (молекулярная или ионная форма нахождения в воде, размеры молекул, химические свойства и т.д.), удаление вышеперечисленных примесей может осуществляться двумя основными методами: физической сорбцией (галогены, галогенсодержащие органические соединения, пестициды, фенолы, нефтепродукты и другие органические соединения молекулярной природы) и химической сорбцией (катионы тяжелых металлов, токсичные анионы).

Для ПИУ наиболее приемлемыми методами освобождения воды от вышеперечисленных примесей, по-видимому^ являются сочетание фильтрации с адсорбцией и окислением, так как эти методы не требуют больших времен контакта и сложного конструкционного исполнения.

1.1.2. Методы обеззараживания воды для питья.

Одной из самых ответственных стадий подготовки воды для питья является стадия обеззараживания.

Задачей процесса обеззараживания воды является уничтожение в ней бактерий и вирусов, возбудителей паразитарных заболеваний.

Существует большое количество методов обеззараживания воды, которые делят на безреагентные и реагентные [37,45,62,67,102].

К безреагентным методам относятся физические способы обработки воды - облучение УФ-лучами; ультразвуком; термообработка; воздействие электрического поля и физико-химические методы - адсорбция, фильтрация и другие.

Безреагентный физико-химический метод обеззараживания воды путем адсорбции микроорганизмов, фактически являющихся гидрофильными коллоидными системами, широко применяется на практике [29]. Такие характерные особенности микроорганизмов, как наличие отрицательного заряда (бактерии), малые размеры (10 8 см) и неспособность к диализу, позволяют рассматривать их как гидрофильные коллоиды, которые могут быть эффективно удалены методом адсорбции [24,78].

Использование активированных углей, неорганических сорбентов, природных алюмосиликатов (каолин, бентонит, палопоренит}и способных эффективно сорбировать бактерии группы кишечной палочки при сравнительно невысоком гидродинамическом сопротивлении, перспективно при адсорбционном способе очистки и обеззараживания [24,54].

При адсорбционном способе обеззараживания воды форма и величина клеток микроорганизмов не играет существенной роли [12]. Главным является электростатическое притяжение ( в ряде случаев ионный обмен). Это зависит от природы поверхности твердого тела, величины и характера ее заряда, а также от электрокинетических свойств клетки. Поэтому перспективными сорбентами считают ионообменные смолы, обычно применяемые в виде смеси сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита [12]. Удерживающее действие по отношению к бактериям лучше выражено у анионитов, а из катионитов наиболее эффективен в этом отношениии катионит КУ-2 в Н+ или Ме+ форме. Сильноосновные аниониты с четвертичными атомами азота могут оказывать не только адсорбционное (задерживающее) действие на микроорганизм, но и инактивировать их за счет взаимодействия с четвертичным атомом азота [4].

Очистка и обеззараживание воды для питья фильтрационным способом основана на принципе задержки примесей и микроорганизмов на и в порах фильтров [76,83]. Стерилизующий эффект при этом способе обеззараживания воды достигается при использовании фильтров с размером порХ мембранные фильтры для микрофильтрации) 0,22 - 0,4 мкм, что коррелирует с размерами бактерий (для бактерий группы кишечной палочки длина составляет 0,9 -1,2 мкм, диаметр в поперечнике >0,2 мкм). Удаление частиц вирусов ( размеров: 10"7-10"9 м) из воды достигается за счет способности вирусов сорбироваться на частицах крупных коллоидов, которые отфильтровывают мембранными фильтрами. Перед мембранными фильтрами устанавливают пред фильтры, на которых задерживается основная масса примесей, находящихся в воде.

При оценке эффективности адсорбционного метода обеззараживания воды следует отметить, что даже самые лучшие адсорбенты обладают небольшой сорб-ционной емкостью по отношению к микроорганизмам. Поэтому при обеззараживании воды с помощью ПИУ более перспективно сочетание адсорбционного способа с одним из способов реагентных методов обработки воды.

Реагентный метод обеззараживания воды находит самое широкое применение при водоподготовке, При этом в качестве химически активных веществ - химических дезинфектантов - чаще всего используются хлор, йод и их соединения, озон, перманганат калия, соединения тяжелых металлов ( серебра и меди).

Химические дезинфектанты по природе своего взаимодействия с бактериальными клетками подразделяются на два основных класса [38]; вещества,, вызывающие поражение клеточных структур за счет физико-химического воздействия, например, частичного растворения наружной и цитоплазматической мембран, и вещества, вызывающие поражение клеточных структур за счет химического взаимодействия, например, при взаимодействии с аминокислотами белков, входящих в активные центры ферментов. Основное отличие для дезинфектантов этих двух классов, помимо различия в характере взаимодействия с бактериальными клетками, заключается в различии их обеззараживающих концентраций: если для дезинфектантов первого из названных классов эффективные концентрации составляют 1-10"2 М, то для дезинфектантов второго класса эти концентрации составляют 10"5-Ю"10 М. Такая существенная разница в величине обеззараживающих концентраций объясняется селективным воздействием дезинфектантов второго из перечисленных классов на жизненно важные структуры клеток, концентрация которых крайне мала [38].

Механизм инактивации бактериальных клеток включает три этапа [38]:

- на первом этапе происходит взаимодействие химического дезинфектанта с водой с образованием гидратов,, либо в результате гидролиза химические и, соответственно, биохимические, свойства дезинфектантов могут быть существенно изменены;

- на втором этапе происходит либо взаимодействие водных форм дезинфектантов с наружными слоями бактериальных клеток, приводящее к поражению как наружной, так и цитоплазматической мембран бактериальной клетки полярными дезинфектантами гидрофильнолипидной структуры за счет физико-химического взаимодействия с липидными структурами клетки, либо взаимодействие химически активных дезинфектантов с сульфгидрильными группами белков наружных слоев клеток и транспорт через гидрофильные поры наружной мембраны или слой му-реина в периплазматическое пространство и последующее взаимодействие дезинфектантов с сульфгидрильными группами находящихся там белков. Это

взаимодействие сопровождается частичной инактивацией клетки^ которое может быть обратимым или необратимым. Общим для этих двух случаев является то, что сульфогруппы наружных белков выполняют функцию "жертвенной защиты",, связывая или превращая в неактивные соединения химические дезинфектанты и тем самым предотвращая их попадание в основные "мишени" бактериальной клетки, также содержащие химически активные сульфгидрильные группы;

- на третьем этапе происходит взаимодействие химического дезинфектанта, прошедшего через этап "жертвенной защиты", с жизненно важным органоидом - цито-мембраны в комплексе с примыкающими к ней белками.

Таким образом, с точки зрения полноты обеззараживания, химический дезин-фектант должен обладать высокой химической активностью как по отношению к функциональным группам белков защитных оболочек микроорганизмов, так и по отношению к функциональным группам их жизненно важных структурных единиц, при этом реакции взаимодействия дезинфектантов и с теми, и другими функциональными группами должны быть^ как правило,, необратимыми^ физико-химические характеристики дезинфектанта (размер, заряд, величина гидратной оболочки и т.д,Х должны обеспечивать его быстрый и эффективный транспорт через наружную и цитоплазматическую мембраны [38].

Рассмотрим более подробно химические дезинфектанты,. указанные выше, с точки зрения эффективности обеззараживания воды их приемлемости использования их в качестве обеззараживающего компонента в ПИУ.

Обеззараживание хлором и его соединениями.

Наиболее широкое распространение из химических дезинфектантов получили соединения хлора: газообразный хлор (С12), гипохлорит кальция или натрия (Са(СЮ)2 или ЫаСЮ), монохлорамин ( 1ЧН2С1) и дихпорамин (МНС12)^ хлорная известь (смесь Са(СЮ)2, Са(ОН)2, СаС12), дихпоризоциануровая кислота.

Для всех этих соединений общим свойством является способность при растворении в воде гидролизоваться (или диссоциировать) с образованием гипохлоритной кислоты или гипохлорит аниона:

С1?+Н?0^-^С1 + НСЮ К25гидрол.= 4,05х 10"4

нею <" . и++ сю-

К25дис. = 2,7 5x10"8

СЮ"

МН2С1 + ^ N4-,+ нею

МНС12 + Н?0< > ЫНзС! + НОС1

Молекулярный хлор, гипохлоритную кислоту и гипохлоранионы называют свободным хлором в отличие от связанного хлора, входящего в состав хлораминов. Бактерицидное действие свободного хлора в 20-25 раз превышает бактерицидное действие связанного хлора [32].

Процесс инактивации бактерий хлором протекает в 2 стадии: сначала хлор диффундирует через оболочку клетки микроорганизма, затем вступает в реакцию с ферментами. Скорость процесса определяется кинетикой диффузии хлора внутрь клетки и кинетикой отмирания клеток вследствие нарушения метаболизма. Скорость процесса возрастает с увеличением концентрации хлора в воде, повышением ее температуры и переводом хлора в сравнительно легко диффундирующую, недис-социированную форму, и замедляется в случае присутствия в воде органических окислителей или восстановителей, коллоидных или взвешенных частиц, способных обволакивать бактерии [32].

На практике при обеззараживании воды с коли-индексом 1000 -10000 м.кл/л при концентрации остаточного активного хлора 0,5 мг/л время полного обеззараживания составляет 30 мин; при обеззараживании хлораминами и хлорной известью это время увеличивается до 1 часа. Для гарантированного обеззараживания воды из поверхностных источников концентрация хлора в воде обычно составляет 2-3 мг/л.

Несмотря на то, что хлорирование является эффективным способом обеззараживания природных вод, в последние годы выявлены довольно серьезные недостатки этого метода. Установлено, что хлор, присутствующий в воде, соединяясь с органическими веществами, образует новые органические соединения^ обладающие канцерогенными свойствами.

Обеззараживание йодом и его соединениями.

Бактерицидные свойства соединений йода и хлора, в целом, достаточно схожие, в то же время, имеют существенные различия, обусловленные различными физико-химическими свойствами этих элементов.

Специфика физико-химических свойств йода, вытекающая из его положения в периодической системе элементов, проявляется в его сравнительно низком по отношению к другим галогенам окислительно-восстановительном потенциале ( величина окислительного потенциала йода - 540 тУ, хлора - 1360 т\/ [61IX малой величине константы скорости реакции гидролиза ( К|+Н2о=1,2 5x10"11; КНю=4,Зх10"13 [63Д, приводящей к образованию НЮ, и образованием в процессе гидролиза одновалентных катионов йода - ГН20.

Молекулярный йод при растворении в воде подвергается гидролизу по сложной схеме [28, 78]:

Н2ОГ + Г

^ V

12+ н20 юн + н+ + г

12ОН + н+

l2 + OH"+ н+

В водных растворах присутствуют одновременно различные формы иода ( I 2, HOI, H2OI+, НЮз и другие), которые находятся друг с другом в подвижном равновесии), что создает значительные трудности при установлении его наиболее эффективной бактерицидной формы.

При взаимодействии йода и продуктов его гидролиза с микроорганизмами на первом этапе происходит диффузия через оболочку клетки, однако особенность некоторых химических свойств йода накладывает отпечаток на формы его бактерицидных соединений и на специфику их взаимодействия с различными видами микроорганизмов [39],

Известно [39], что молекулярный йод способен окислять сульфгидрильные группы защитных белков наружных оболочек бактерий, однако это в заимодействие малоэффективно из-за низкого окислительно-восстановительного потенциала и потому способствует прохождению большей части молекул йода через наружный защитный слой бактериальных клеток в неизменном виде во внутренние структуры бак-териальной клетки; йодноватистая кислота - продукт гидролиза йода, обладающая значительно более высоким окислительно-восстановительным потенциалом, повышает эффективность его взаимодействия с сульфгидрильными группами белков бактерий, и, соответственно, увеличивает их способность к инактивации. При этом эфекгивность инактивации в значительной степени будет зависеть от концентрации НЮ, которая, в свою очередь, будет определяться рН обеззараживаемой воды и водной среды бактериальной клетки; катионы ГН20, образующиеся при гидролизе йода, являются наиболее химически активными: они способны к взаимодействию как с сульфгидрильными группами белков, так и к взаимодействию с имидазольной группой гистидина и бензольным кольцом тирозина, что особенно важно с точки зрения инактивации активных центров ферментов.

Различные формы йода обладают различной бактерицидной активностью: в отношении бактерий эффективны все из вышеперечисленных форм йода, но наибольшей эффективностью характеризуются НЮ и ГН20; в отношении бактериофагов и вирусов эффективны 12, НЮ и ГН20, причем НЮ намного эффективнее 12, но уступает по эффективности ГН20, а Г, как известно, вирулицидными свойствами практически не обладает (рис. 1.1 Ц47,69,71,80].

Таким образом можно констатировать следующее: йод является дезинфек-тантом широкого спектра действия.

На промышленных установках по обеззараживанию воды йодом [15] сначала получают его насыщенный раствор в воде (200 мг/л приЮ °С и 400 мг/л при 30 °С) путем непосредственного пропускания воды через колонку, заполненную кристаллическим йодом. Затем этот раствор вводят в обрабатываемую воду в расчетном объемном соотношении, необходимом для получения желаемой концентрации йода в воде.

Однако такой способ неприемлем для ПИУ из-за сложности дозирования йода в заданной концентрации в зону обеззараживания. Поэтому значительный интерес

Ьремя контакта (мин)

Рис. 1.1. Зависимость продолжительности обеззараживания кист, вирусов и бактерий от концентрации йода в воде при использовании различных форм йода [62,].

1-воздействие НЮ на E.coli;

2-воздействие l2 на E.coli;

3-воздействие НЮ на поливирус I;

4-воздействие l2 на cysts of E.histolica;

5-воздействие НЮ на cysts of E.histolica;

6-воздействие 12на поливирус I.

представляют йод содержащие соединения, которые способны контролируемо выделять йод в среду действия.

В последние 10-15 лет появились полимерные бактерицидные материалы^бактерицидная активность которых обусловлена присутствием в их составе низкомолекулярного бактерицидного субстрата [68], Бактерицидные свойства таких материалов имеют свою специфику, связанную с олигомерной формой бактерицидного субстрата и влиянием полимерной матрицы на свойства бактерицидного субстрата. У полимерных материалов с низкомолекулярным бактерицидным субстратом бактерицидная активность обеспечивается в результате диффузии низкомолекулярного бактерицидного вещества из полимерного материала либо за счет его отрыва от макромолекулы и последующей диффузии из полимерного материала,. а также от полимеров с собственной бактерицидной активностью. Бактерицидная активность полимеров с олигомерным бактерицидным субстратом обеспечивается за счет выделения низкомолекулярного ("мономерного") бактерицидного вещества в результате "деполимеризации" олигомерного бактерицидного субстрата [69], При этом олигомерный бактерицидный субстрат так же, как и низкомолекулярный бактерицидный субстрат, может быть диспергирован на молекулярном уровне в полимерном материале или связан химическими связями ( ионной, ковалентной, до-норно-акцепторной) с полимерной матрицей. В последнем случае,. в отличие от полимеров с химически связанным низкомолекулярным бактерицидным субстратом, не требуется наличия лабильной связи полимер - бактерицидный субстрат, поскольку бактерицидная активность полимерных материалов с олигомерным бактерицидным субстратом определяется процессом деполимеризации олигомерного блока. Сам же процесс деполимеризации олигомерного бактерицидного субстрата будет определяться прочностью связей между "мономерным" бактерицидными звеньями и стабилизирующим влиянием полимерной матрицы. Указанная специфика бактерицидных полимерных материалов с олигомерным бактерицидным субстратом обеспечивает им пролонгированное действие и позволяет их рассматривать как системы пролонгируемого контролируемого выделения низкомолекулярных бактерицидных веществ в среду действия. В настоящее время на практике класс полимерных материалов с бактерицидным субстратом представлен только полигалоидными (йодсодержащими и бромсодержащими ) анионообмен-ными смолами. Ввиду их высокого бактерицидного действия они получили прак-

серебра зависит от концентрации Ад+ в воде: при содержании растворенного в воде серебра, равном 1 мг/л, полное уничтожение бактерий группы кишечной палочки наступает через 30 минут [31]. В работах [30-31] показано, что бак-терицидные действия соединений серебра могут быть усилены при одновременном воздействии перекиси водорода, УФ- лучей, ультразвука, электрического поля, хлора. Так, при введении в воду сначала хлора в концентраций мг/л, а затем серебра (0,5мг/л), бактерицидный эффект дезинфектантов усиливается, время контакта сокращается, консервирующие свойства пролонгируются [31,41], Ухудшить бактерицидные действия соединений серебра могут различные примеси, присутствующие в природной воде. Ухудшение происходит из-за снижения реальной концентрации серебра в воде в результате его связывания в комплексы и последующей их адсорбции на взвесях и агрегирования.

Процесс взаимодействия тяжелых металлов со структурными элементами бактериальных клеток включает этапы подавления защитных функций белков наружных оболочек за счет взаимодействия с их функциональными группами, транспорт гидратированных катионов через наружную мембрану и их иммобилизацию в периплазматическом пространстве, транспорт гидратированных катионов через цитоплазматическую мембрану и инактивацию бактериальных клеток при взаимодействии металлов с жизненно важными структурными элементами бактериальных клеток [31, 41].

Эффективность бактерицидного действия тяжелых металлов (или^ иными словами, их токсичность по отношению к микроорганизмам) не является функцией какого-либо одного физико-химического свойства этих металлов, а определяется совокупностью их свойств, включающих растворимость в воде, склонность к образованию малорастворимых и малодиссоциирующих соединений, окислительно-восстановительные свойства, заряд катиона и величину его гидратной оболочки [30].

Учитывая вышеизложенное, в качестве перспективных дезинфектантов в составе портативных индивидуальных устройств могут быть использованы соединения йода, а также ионные соединения тяжелых металлов, а в качестве сорбентов - активированные угли.

Приведенный состав примесей воды и анализ известных методов очистки и обеззараживания воды с точки зрения их применимости для обработки воды с помощью портативных индивидуальных устройств показали, что в основу, конструктив-

ных решений ПИУ могут быть положены безреагентные, реагентные и комбинированные способы обеззараживания и очистки воды.

Рассмотрим теперь более подробно конструкцию и функциональные характеристики известных ПИУ, основанных на различных способах обеззараживания и очистки воды.

1.2 Конструкция и функциональные характеристики ПИУ.

1.2.1. Портативные индивидуальные устройства для обеззараживания и очистки воды в полевых условиях.

В наиболее общем виде под. портативными индивидуальными устройствами для обеззараживания и очистки воды в полевых условиях подразумевают устройства или средства для использования в походной экипировке человека, позволяющие обеспечить его доброкачественной водой для питья независимо от ее исходной микробной и вирусной зараженности и загрязненности химическими примесями [16,40,42].

Исходя из назначения, к ПИУ предъявляются следующие основные требованиях [16,40,42]:

-гарантированное обеззараживание питьевой воды, -очистка воды от токсичных веществ до безопасного уровня, -очистка воды от веществ, придающих ей неудовлетворительные запах и привкус,

-ресурс гарантированного обеззараживания воды должен быть больше ресурса работы устройства, -автономность,

-минимальные габариты и масса.

ПИУ следует рассматривать как устройства кратковременного пользования (от одного до 100 дней), предназначенные, как правило, для применения в экстремальных условиях (стихийные бедствия, работа в отрыве от населеных пунктов). Это означает, что индивидуальные водоочистные устройства кратковременного пользования должны обеспечивать в первую очередь эпидемическую и острую токсическую безопасность получаемой с их помощью воды ( соответствие этих показателей показателям ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требова-

ния и контроль за качеством", СанПиН'а 2.1.4.559-96 "Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству вод централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества" и проекта ГОСТ'а Р "Вода питьевая. Контроль качества"), т.е., вода не должна вызывать серьезных нарушений жизнедеятельности человеческого организма [74]. В то же время, в воде, получаемой с помощью таких ПИУ, могут содержаться в определенных концентрациях токсичные вещ_ества, токсическое действие которых проявляется лишь в результате кумулятивных эффектов (например, галогенсодержащие соединения, некоторые металлы переменной валентности и т.д.).

1.2.2.Безреагентные портативные индивидуальные устройства для очистки и обеззараживания воды.

Основная группа безреагентных методов обеззараживания воды^ основанная на физических способах воздействия на микроорганизмы с помощью УФ-облучения, ультразвука, термообработки в настоящее время не может быть положена в основу действия ПИУ , так как лишает их автономности.

Единственные безреагентные методы^ которые могут быть заложены в основу ПИУ, основаны на процессах фильтрации или адсорбции, а также на их комбинации.

Существует серия безреагентных ПИУ^ основанных только на фильтрационном методе очистки воды. Так, например, в фильтре периодического действия для получения питьевой воды с переносным сосудом в качестве фильтра использована пористая фильтровальная перегородка с размером пор не более 0,25 мкм [76]. Фильтрация прозводится под давлением, создаваемым ручным насосом. Другим примером применения безреагентного метода в основе портативных индивидуальных устройств является проточный фильтровальный аппарат с применением мембран из полых волокон, который путем пропускания загрязненной воды через стенки волокон под давлением 0,01 - 0,5 МПа [90] позволяет получить чистую воду, свободную от бактерий и пирогенных препаратов.

Для ПИУ, основанных на фильтрационном методе обеззараживания воды, основным достоинством является высокая надежность бактериального обеззараживания воды. К недостаткам относятся: низкий ресурс работы на загрязненной механическими примесями воде в результате заполнения пор мембраны механическими частицами и рост микроорганизмов в период, когда ПИУ не функционирует,

что обусловлено отсутствием дополнительного обеззараживающего компонента, позволяющего уничтожать задержанные мембраной микроорганизмы; неспособность очищать воду от запахов, привкусов, растворенных органических соединений из-за отсутствия сорбирующего материала;, необходимость подключения к посторонним источникам избыточного давления, громоздкость конструкции.

Другая серия безреагентных ПИУ основана на очистке воды адсорбционным методом с использованием ионообменных смол или комбинации: фильтрующий материал - ионообменная смола - активированный уголь.

В США запатентовано устройство [91] для очистки воды (рис.1.2.), в котором очищаемая вода последовательно проходит через фильтрующий слой,, который состоит из водоотталкивающего, органофильного кремнеземистого материала, сильноосновной анионообменной (высокопористой) смолы и активированного угля [92].

Устройство позволяет очищать воду от посторонних привкусов и запахов за счет сорбции их активированным углем, но обеззараживающая способность устройства недостаточна.

Другим вариантом типичного портативного индивидуального устройства (рис. 1.3), в основе действия которого заложены методы очистки воды путем фильтрации и адсорбции [93],.. которое рекламируется как простой и экономичный фильтр для воды, способный служить людям для получения питьевой воды из различных источников, загрязненных или зараженных патогенными бактериями, является ПИУ, состоящее из трубчатого корпуса с мундштуком, через которое ртом просасывается вода. В корпусе устройства со стороны входа воды находится бактерицидный фильтр, изготовленный в виде диска из микростекловолокна с акриловым покрытием или найлона, ацетилцеллюлозы, тефлона, поливинилхлорида, асбестового волокна. Бактерицидный фильтр размещен между сетками с отверстиями размером 40 мкм. Далее по ходу, воды между двумя фильтрующими пластинами с размером отверстий 120 мкм находится активированный уголь. Устройство удобно в применении, имеет мундштук, позволяющий пользователю удобно фиксировать устройство во рту, не требует посторонних источников энергии для проведения очистки воды, но имеет существенный недостаток - низкую надежность обеззараживания, так как не предусматривается обезвреживание отфильтрованных и задержанных микроорганизмов.

*

Рис. 1.2. Устройство для очистки воды с помощью ионообменных смол [78]. 1,14- пластины с отверстиями;^ 2,6 -слабоосновной анионит; 3,5,7,9,11 - сепараторы из полиуретана; 4,8 - сильнокислотный анионит; 10 - сильноосновной анионит; 13-смесь сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита.

Рис. 1.3. Фильтр для очистки воды, управляемый ртом [80]

1 - мундштук; 2,5,10 -перфорированная диафрагма; 3,13 - хлопчатобумажный фильтр; 4 - активный уголь, импрегнированный серебром; 6 - активный уголь; 7,12 -распределительные диски; 8 - корпус; 9 - ионообменная смолам 11 - кварцевый песок; 14 - перфорированная крышка.

На методах фильтрации и адсорбции основано действие ряда других известных [ 94-97 ]_ПИУ. Портативное устройство для очистки воды имеет вид..контейнера с входным и выходным отверстиями, в которых последовательно размещены предварительный фильтр, фильтр из активированного угля и керамический микрофильтр для регулирования расхода воды [94].

Переносное устройство для очистки воды имеет корпус с отверстием,. в которое вставляется фильтрующий узел, содержащий несущую подложку, гидрофильную мембрану и слой активированного угля. Верхняя часть корпуса образует установочное гнездо для камеры непрофильтрованной воды, к нижней части корпуса крепится стакан для сбора очищенной воды. Сверху на камере установлен насос для прокачивания воды через фильтрующий узел [95].

Аналогично устроен фильтр для приготовления питьевой воды в пути [97].

Известно фильтровальное устройство, заполненное гранулированным адсорбентом, в котором очистка воды от примесей осуществляется адсорбентом,. находящимся в псевдоожиженном состоянии [84].

Рассмотренные конструкции ПИУ (в порядке повышения эффективности обеззараживания и очистки ) позволяют в существенной степени очищать воду от взвешенных частиц, в том числе от бактерий, простейших, яиц.глистов, но не очищают воду от вирусов и микробных токсинов, так как даже самые лучшие адсорбенты обладают небольшой сорбционной емкостью по отношению к микроорганизмам, самые лучшие мембранные фильтры способны задержать микроорганизмы, но не способны инактивировать их.

Таким образом, безреагентные портативные устройства для очистки и обеззараживания воды, имея ряд достоинств, имеют значительные недостатки - малый ресурс обеззараживаемой воды и отсутствие гарантированной надежности обеззараживания воды от вирусов и микробных токсинов.

1.2.3. Реагентные портативные устройства для очистки и обеззараживания воды.

Высокая обеззараживающая эффективность, обеспечиваемая сравнительно малой концентрацией серебра в воде, обеспечила достаточно широкое применение соединений серебра в портативных индивидуальных устройствах. Одним из первых таких устройств, используемых в период Великой Отечественной войны, было устройство - ионатор ЛК-26 [30^ в котором для введения серебра в воду исполь-

зовался постоянный ток с напряжением до 20 В, получаемый от сухих портативных батарей. Устройство представляет собой цилиндр, в котором имеется фильтр-электролизер, обеспечивающий введение в воду 0,2 - 0,5 мг/л серебра. Для очистки от примесей в воду вводят из прилагаемых пакетов 1 г угля УО - сухого, 2 г сернокислого аммония и 0,5 г питьевой соды. После этого воду выдерживают 1-2 часа, в результате чего получают чистую и полностью обеззараженную воду, В сложенном виде устройство укладывается в брезентовую сумку, носимую через плечо. Недостатками описанного устройства являются его зависимость от источников постоянного тока, достаточно большое время для проведения полной очистки и обеззараживания водь^большие габариты и масса.

В 1960-1970 гг. появился ряд ПИУ с серебросодержащим дезинфектантом, достаточно эффективных с точки зрения очистки и обеззараживания воды и имеющих небольшие габаритные размеры и массу. Общим для этих устройств является присутствие в составе их наполнителей импрегнированных серебром сорбентов-активированного угля или фильтрующего материала [98-100].

В последнем случае фильтрующий элемент выполнен в виде патронного фильтра из микрофильтрационного материала с размером пор 0,2-0,5 мкм. Импрег-нирование такого материала соединениями серебра не только предотвращает зарастание поверхности фильтра колониями бактерий, но и повышает обеззараживающую эффективность по отношению к вирусам.

Наибольший интерес с точки зрения простоты конструкции и обеззараживающей и очищающей эффективности представляет портативное индивидуальное устройство - "индивидуальный фильтр для воды" (рис. 1.3). В состав наполнителей этого устройства [100] входят слой ионообменной смолы, слой древесного угля, им-прегнированного серебром. Очистительная система выполнена в виде хлопчатобумажного фильтра и слоя крупнозернистого песка. Однако данная конструкция из-за малоэффективной очистительной системы позволяет очищать небольшие объемы воды, кроме того ПИУ не надежно в отношении вирусов и токсинов.

Появившиеся в последние годы новые ПИУ с серебросодержащим дезинфектантом также содержат в качестве компонентов ионообменные смолы, активированный уголь и серебросодержащее соединение [101,102].

В целом, ПИУ с серебросодержащими дезинфектантами, несмотря на простоту конструкции, находят ограниченное практическое применение из-за неполного

(100%) обеззараживания и требующихся для достижения эффективного обеззараживания больших времен контакта дезинфектанта с обеззараживаемой водой, из-за дефицитности и дороговизны используемых в их составе соединений серебра, низкого ресурса, низкой эффективности очистки воды от вирусов и токсинов.

Наиболее широкое распространение из ПИУ с галогенсодержащими дезинфек-тантами получили ПИУ с использованием соединений хлора и йода, более ограниченное - с соединениями брома, причем соединения хлора используются только в таблеточных формах ПИУ, соединения брома - в виде пакетированных и таблети-рованных форм, тогда как соединения йода используются во всех известных фор-махЦИУ.

Широкое практическое применение получили таблеточные средства на основе галогенсодержащих соединений. Впервые таблетки на основе соединений хлора были с успехом применены в широких масштабах в период, русско-японской войны [33]. Д.Каменский в 1915 г. разработал и рекомендовал для применения в войсках бактерицидные таблетки на основе хлорной извести (1 таблетка на флягу),[11,26,27]. Они обеспечивали надежное обеззараживание воды в течение 45-60 мин., но, будучи нестойкими при хранении, сравнительно быстро теряли активно - действующее начало. Поэтому срок хранения таблеток был не более 2 месяцев. Кроме того, таблетки обладали плохой растворимостью в воде.

Таблетированные препараты на основе гипохлорита кальция, перманганата калия не в полной мере обеззараживали воду. [79].

В 30-е годы в нашей стране был разработан таблетированный препарат "панто-цид" на основе монохлорамина. Таблетка диаметром 6 мм и массой 0,1 г содержала около 3 мг активного хлора. Она растворялась в воде в течение 10-20 мин. и за 45-60 мин. надежно обеззараживала 1 л воды [6,26,35,49].

Эти таблетки [6] с успехом применялись в годы Великой Отечественной войны. Однако таблетки "пантоцид" оказались недостаточно эффективными при обеззараживании воды поверхностных водоисточников, содержащей болезнетворные вирусы. Положительный эффект достигался в течение 45-60 минут путем добавления 3 таблеток на 1 л воды. При сильном загрязнении воды органическими примесями подобная дозировка применялась для уничтожения возбудителей бактериальных кишечных инфекций. При этом из-за взаимодействия хлора с органическими веществами, находящимися в воде, качество воды резко ухудшалось по органо-

лептическим и физико-химическим показателям [6,26,35]. Путем добавления тиосульфата натрия в таблетки "пантоцид" было достигнуто улучшение растворимости таблеток [26,35].

На основе натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты был создан новый бактерицидный препарат "аквасепт". По ряду показателей (растворимость, эффективность в отношении вирусов, время контакта с обеззараживаемой водой) этот препарат превосходил "пантоцид" [50,57]. Доза препарата для обеззараживания воды с высокой степенью загрязненности органическими веществами составляла не менее 3 таблеток на 1 литр; время экспозиции -30 минут.

В последние годы создано химическое средство для обеззараживания воды в виде таблеток [1], представляющее собой органическое соединение хлорида натрия и дихлоризоциануровой кислоты. Эффективное действие против бактерий и вирусов достигалось путем добавления одной таблетки на один литр воды, при сильной зараженности воды необходима двойная доза. Данное средство применялось английскими солдатами во время англо-аргентинского конфликта на Фолклендских ( Мальвинских) островах [1].

Публикации последних лет [1,49,55,102] в области химических способов обеззараживания индивидуальных запасов питьевой воды показали, что даже при использовании лучших известных дезинфицирующих препаратов решить в полной мере поставленную задачу не представляется возможным. Для надежного обеззараживания воды поверхностных водоемов в условиях всевозрастающего их загрязнения необходима концентрация активного хлора до 20 мг/л ( 2-3 таблетки дезинфицирующего препарата на 1 л воды). Но обеззараженная таким образом вода нередко оказывается непригодной для питья, так как не отвечает требованиям ГОСТа 2874-82 по органолептическим свойствам. При таблеточном способе обеззараживания все примеси, в том числе и продукты деструкции микробных клеток, остаются в воде.

Все это ограничивает области практического применения таблеточных форм ПИУ.

Некоторые проблемы, возникающие при обеззараживании воды таблеточными формами ПИУ, были решены путем использования пакетированных форм ПИУ с галогенсодержащими дезинфектантами [1031.. Основными компонентами пакетированных форм ПИУ являются бромсодержащая сильноосновная анионообменная

смола ( содержание брома 0,1-5%), при контакте которой с водой создается равномерная концентрация брома в воде (0,1-2 мг/л), и пакетик из водопроницаемого материала ( хлопка и др.). Использование пакетированных форм ПИУ позволило обеззараживать до 50 литров зараженной воды с исходной зараженностью бактериями 5x105 м.кл./л за 5 , 2 и 30 минут до уровня 200, 11 и 0 м.кл./л соответственно.

Пакетированные формы портативных индивидуальных устройств^ также как и таблеточные формы ПИУ не лишены недостатков, среди которых: токсичность воды, обусловленная высокой токсичностью брома (ПДК = 0,2 мг/л [1031)., неспособность очищать воду от механических и растворенных примесей; освобождать ее от привкусов и запахов. Поэтому они не нашли широкого практического применения в качестве ПИУ для обеззараживания воды в полевых условиях.

С учетом требований к ПИУ, предназначенных для войск, наиболее эффективными для обеззараживания и очистки воды для питья являются ПИУ, основанные на комбинированном (реагентном и безреагентном) способе очистки воды. Наибольшее использование этот способ получил в новом поколениии ПИУ, созданных в восьмидесятые годы [104,105].

К числу таких изделий, в первую очередь, относится водоочиститель, разработанный фирмой Calco LTD ( США ) (рис. 1.4) [106].

Устройство состоит из полой пластмассовой трубки длиной 180 мм и диаметром 12 мм, отверстия которой закрыты впускным и выпускным колпачками. В трубке имеется полиэфирный входной фильтр, за которым располагается в виде отдельной секции синтетическая анионообменная смола в виде полигалоида. Далее находится такой же фильтр, за которым следует секция со смесью косточкого активированного угля. И, наконец, третий фильтр, также из полиэфирного волокна, располагается непосредственно перед мундштуком, с помощью которого вода засасывается ртом.

Конструкция устройства предусматривает его многократное использование без предварительной подготовки. Устройство достаточно просто, удобно в применении и не требует специальных условий хранения.

Водоочиститель фирмы "Calco LTD" используется личным составом "сил быстрого развертывания" США в условиях, где обеспечить войска доброкачественной питьевой водой не представляется возможным [106]. Такой водоочиститель позволяет достаточно эффективно обеззараживать воду от микроорганизмов и, в неко-

Рис. 1.4. Фильтр для очистки воды фирмы Calko LTD [100], 1- мундштук; 2,9 - перфорированная перегородка: 3,6,8 -уголь; 7 - иодсодержащая смола;, 10 - колпачок; 5 - корпус.

фильтры; 4 - активный

торой степени, очищать ее от механических примесей. При этом предусматривается, что обработанная водоочистителем вода не явится фактором передачи инфекционных заболеваний, в связи с чем это изделие получило наименование "Соломинка для выживания".

Прохождение воды через устройство регулируется частичным разряжением, создаваемым ртом. Скорость потока воды, проходящей через "Соломинку", в среднем равна 100 -150 мл/мин.

Обеззараживание и очистка воды с помощью таких устройств осуществляется следующим образом: исходная вода, просасываемая с помощью рта, проходит через систему фильтров / 3,6,8/, где очищается от механических примесей-, слой 171 йодсодержащей анионообменной смолы при контакте с водой способствует ее обеззараживанию; избыток дезинфектанта, коллоидные частицы,растворенные органические соединения, вещества, придающие привкусы и запахи, сорбируются слоем активированного угля /4/.

Как показали проведенные нами р08]лспытания, ПИУ комбинированного действия [108] способно обеззараживать и очищать до 15 л воды с исходной зараженностью бактериями группы кишечной палочки 105- 105 м.кл./л до уровня 10 - 200 м.кл./л [108], При этом нами установлено, что одним из недостатков водоочистителя фирмы Calco LTD (США) является то, что с увеличением ресурса обеззараживаемой загрязненной воды надежность обеззараживания падает: так на 10 л в воде, выходящей из устройства, отмечается появление значительного количества микробов (бактерий группы кишечной палочки - до 200 м.кл./л) [108].

Подводя итог проведенному анализу литературных данных о методах очистки и обеззараживания воды для питья и о пригодности существующих ПИУ для решения этой задачи, можно сделать следующие выводы:

- обеспечение гарантированно безопасной в эпидемическом отношении питьевой водой в полевых условиях из непроверенных природных водоисточников возможно лишь при использовании высоконадежных портативных индивидуальных устройств, разработка которых - сложная комплексная задача. Ее сложность вытекает, с одной стороны, из специфики конструкции этих устройств, заключающейся в полной автономности (не требующей подключения к дополнительным источникам энергии и расчитанной на эргономические возможности одного человеками мини-

мизации габаритов и массы (позволяющей использовать водоочистители в походной экипировке человека), а, с другой стороны, из необходимости удовлетворения ряда предъявляемых к ним жестких функциональных требований: полное обеззараживание воды природных водоисточников от бактерий, вирусов и простейших и глубокая очистка воды от высокотоксичных химических примесей независимо от ее исходной зараженности и загрязненности до уровня, безопасного для человеческого организма; очистка воды от механических примесей, удаление из воды привкусов и запахов.

Причем ряд/требований к ПИУ являются взаимоисключающими: покажем это на примере предъявляемых к ПИУ требованиям по обеззараживанию и минимизации размеров.

Как указано выше [32,45,67], надежность обеззараживания в промышленных технологиях водоподготовки достигается многостадийной обработкой воды, включающей этапы осветления и обесцвечивания, удаления из воды взвешенных частиц и растворенных веществ и длительным (до 10-30 мин.) временем контакта обеззараживаемой воды с дезинфицирующим веществом.

Специфика обеззараживания в портативных индивидуальных устройствах, обусловленная их портативностью, заключается в том, что обеззараживание воды должно проходить без предварительной подготовки воды и за короткий промежуток времени, не превышающий 5-10 секунд, что определяется следующими соображениями:

- поскольку устройство должно быть портативным индивидуальным предметом личного снаряжения солдата, офицера, его размеры ограничены тем, что водоочиститель должен размещаться в походной экипировке, например, в сумке для хранения противогаза. Таким образом его размеры не могут превышать 20-25 см в одном измерении и 2-5 см в других.

В портативных индивидуальных устройствах скорость фильтрации воды должна быть не менее 100 мл/мин. Это обусловлено тем,что такая скорость при фильтрации наиболее физиологична при питье воды утомленным человеком.

При таких габаритных размерах ПИУ время контакта с наполнителями, как показали проведенные расчеты, составляет 6-10 с.

Таким образом, разница во временах обеззараживания общепринятых способов водоподготовки и способа обеззараживания, применяемого в портативных устройствах, составляет 2-3 порядка.

Суммарный объем воды, обеззараживаемый устройством (ресурс устройства), должен составлять не менее 20 литров, что обусловлено следующими соображениями: современная тактика использования войск предусматривает непрерывную боевую деятельность личного состава в войсковом и армейском звене в пределах 2-5 суток. На командноштабных учениях, маневрах и в повседневной деятельности в мирное время показано, что отдельные военнослужащие или небольшие группы при решении частных задач в полевых условиях пребывают в отрыве от подразделений не более указанного периода. Если учесть, что в условиях жаркого климата человек при активных действиях употребляет в сутки до 4-5 литров воды, то общая производительность устройства должна составлять 20 литров при условии, что в течение указанных 2-5 суток потребность в доброкачественной воде должен удовлетворять один водоочиститель.

Кроме приведенных требований к ПИУ по автономности, габаритам,, скорости фильтрации и ресурсу, к ним должны быть предъявлены следующее требование: обеззараживающее вещество, используемое в портативных водоочистителях, не должно наносить вреда организму человека и должно обеспечивать надежное обеззараживание воды при исходном уровне загрязненности воды микробами группы E.coli 104 - 105 м.кл./л.

Водоочиститель должен обеспечивать прекращение функционирования при исчерпании обеззараживающего действия, т.е. обеспечивать гарантированное обеззараживание за счет того, что ресурс его работы меньше ресурса обеззараживающих компонентов.

Кроме того, устройство должно эффективно функционировать в различных кли-мато-географических зонах, при любых сезонных и погодных условиях в диапазоне температур окружающего воздуха от 4 до 60 °С и температуре воды природных водоисточников от 10 до 40 °С (при выборе крайних показателей учитывалось, что при температуре воды ниже 10 °С пить воду практически невозможно из-за неприятных ощущений, а также в связи с опасностью простудных заболеваний. Температура воды 40 °С нередко встречается в летнее дневное время в южных регионах нашей страны и на сопредельных территориях).

ММ^Кбсш я

В связи с отсутствием в нашей стране портативных индивидуальных устройств, позволяющих надежно обеззараживать и очищать воду непроверенных водооис-точников в полевых условиях в кратчайшие сроки, пригодных для использования военным контингентом при выполнении боевых задач, в настоящей работе была поставлена задача разработки ПИУ комбинированного принципа действия^ обеспечивающего гарантированное обеззараживание и очистку воды из непроверенных пресноводных источников в полевых условиях.

Заключение диссертации по теме «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов», Кирьянова, Людмила Федоровна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Специфика физико-химических процессов обеззараживания и очистки воды в высокодинамического условиях ее фильтрации (при скорости не менее (100±10) мл/мин.). в ПИУ комбинированного принципа действия характеризу-ется малыми временами контакта дезинфектанта с микроорганизмами (не пре-вышающих 6 -10 с) и высокими линейными скоростями прохождения очи-щаемой воды через сорбирующие наполнители таких устройств (50-70) м/час.

2. Установлены основные количественные закономерности йодовыделения йод содержащими анионообменными смоломи гелевой структуры, закпючаю-щиеся в том, что в высокодинамическом режиме прохождения черех них воды концентрация выделяемого смолой в воду. йода зависит в приоритетном поряд-ке от: гранулометрического состава СИА, соотношения объема смолы к ско-рости потока воды и температуры воды.

3. Установлена существенная роль катионов серебра, выделяемых в воду серебросодержащим катионитом КУ-23 СМ, в генерации катионов йода и усилении эффекта обеззараживания воды при высоких скоростях ее прохож-дения через ПИУ.

4. На основании изучения физико-химических процессов сорбции низкомолекулярных веществ активированными углями различной структуры установлено, что одним из факторов, оказывающих существенное влияние, на эффективность сорбционных процессов очистки воды в высокодинамических условиях ее фильтрации, является конвективный перенос сорбата в результате турбулизации потоков в магистральных порах. Наиболее предпочтительными для применения в ПИУ являются активные угли, содержащие наряду с микро-порами, значительное количество магистральных мезо- и макро- пор, что обеспечивает возможность длительного непрерывного их функционирования без снижения эффективности сорбции низкомолекулярных примесей

5. Установлено, что для отечественных ПИУ комбинированного принципа действия оптимальной является конструкция в виде трубчатого корпуса с размещенными в нем слоями наполнителей в последовательности по ходу движения воды, обеспечивающими: первый слой - предварительную очистку (активный уголь или активированный угольный волоконный материал); второй слой -основное обеззараживание (йодсодержащая смола марки СИА-1 или марки МЕТИС

1); третий слой - основную очистку (активированный уголь марки АА или СКН-Т, или Р-400); четвертый слой - окончательное обеззараживание (катионит серебросодержащий марки КУ-23 СМ); мундштука и защитного колпачка, а также установлены оптимальные соотношения наполнителей ПИУ.

6. Разработан алгоритм создания ПИУ комбинированного принципа действия для обеззараживания и очистки воды пресноводных источников в полевых условиях, созданы ПИУ, разработана технология их промышленного изготовления и впервые в стране организован промышленный выпуск ПИУ "Родник" и " БИП-1".

7. Показано, что при небольших габаритах (200x14 мм -"Родник", 135x10мм -"БИП-1") устройства позволяют эффективно очищать и гарантированно обеззараживать значительные количества воды из природных необорудованных пресноводных источников практически с любыми уровнями микробной контаминации (отЮ6 до 1015 микр.тел./л) : "Родник" - 25-30 л, "БИП-1"- до Юл, обеспечивая " комфортную" для человека скорость прохождения воды (100+10) мл. /мин.

8. Разработан и научно обоснован алгоритм технолого-гигиенической оценки ПИУ - устройства для очистки воды в полевых условиях, включающий: 1- изучение безвредности ПИУ с учетом комплексного воздействия использованных конструкционных материалов, наполнителей и процессов (миграционных^ трансформационных или деструктивных, возможности размножения микрофлоры); 2-оценка барьерной функции устройства в отношении бактериального, вирусного, паразитарного и химического загрязнения в условиях ресурсных испытаний.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кирьянова, Людмила Федоровна, 1997 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Алешин Г.А., Дьяков O.A.//Зарубежное военное обозрение.-1985.-1Ч11.-С. 32-36

2. Алешин Г..Дьяконов О. Средства полевого водоснабжения// Зарубежное военное обозрение.-1985.-N 11.-С. 32-36.

3. Андросова C.B., Першин Е.Я.^Мацуа Т.П. и др. Распространение сальмонелл в открытых водоемах //Гигиена и санитария.-1980.-М9.-С.85

4. Аскаров М.А. Полимеризация алкилметакрилатов, содержащих аминогруппы.-Ташкент: ФАН, 1977.

5. Багдасарьян Г.А.,Ловцевич Е.Л. Санитарная вирусология воды// Багдасарьян Г.А., Влодавец В.В., Дмитриева Л.А., Ловцевич Е.Л.Основы санитарной вирусологии.-М.:Медицина,1977.- С. 67-153

6. Бузыкин В.И.,Шуваев М.Д. Водоснабжение войск в полевых условиях.-:Воениз-дат, 1955.-120с.

7. Болезни, передающиеся через воду // Курьер Юнеско.-фев. 1985.-С.32

8. Вовчук А.И.,Кувшинова H.H..Маслюков А.П., Кирьянова Л.Ф. Динамическая адсорб-ционная активность по йоду антрацита активированного и СКН,-Химическая технология. 1991, N 1, с. 100-102.

Э.Воробьева Н.И., Иванов A.A., Маслюков А.П., Матюшин Г.А. // Обзорн. информ.-М.: ЦБНТИ минмедпрома СССР, 1991.-Вып. 9.- С.9-18.

10. Воробьева Н.И., Маслюков А.П., Матюшин Г.А. Полимерные материалы с олигомерным бактерицидным субстратом - новый класс полимерных бактерицидных материалов. Обзор.информ., - М.: Промышленность медицинского стекла и пластичес-ких масс ЦБНТИ Минмедбиопрома СССР,-1988, Вып.5.,С.1-32.

11. Габович Р.Д. Очистка воды в полевых условиях. - М.-Л.: Медгиз,_1939.-156с.

12. Гвоздяк П.И., Гарбара C.B., Чеховская Г.П. и др. Микробиология .- 1977,-т.46,-N 1.-С. 118-122

13. Григорьева Л.В. Санитарная бактериология и вирусология водоемов.-М.: Медицина, 1975.-192с.

14. Григорьева Л.В., Касьяненко А.М.,.Корчак Г.И. и др. Санитарная микробиология эвтрофных водоемов. - Киев: Здоровье, 1985.-223с.

15. Григорьева Л.В. Обнаружение и выживаемость энтеровирусов во внешней среде: Автореф.дис....докт. мед наук.-Киев J 968. - 34с.

16. Гриценко В.К., Кирьянова Л.Ф., Маслюков А.П., Матюшин Г.А. Обеззараживание и очистка воды для питья с помощью портативных индивидуальных устройств.Обзор.-1987.N 4, С. 1-43. Промышленность медицинского стекла и пластических масс ЦБНТИ Минмедбиопрома. Москва.

17. Звягинцев Д.Г.,Боев A.B. // Вестник МГУ, сер. биол.и почвоведения1981.-N11,-СЛ05= .107

18. Калина Г. П. Значение водного фактора в распространении заболеваний острыми сальмонеллезными гастроэнтеритами II Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунологии.-1977.-МЗ,- С. 15-18

19. Калина Г.П. Сальмонеллы в окружающей среде .-М.: Медицина, 1978.-160 с.

20. Кастальский A.A., Минц ДМ. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. -М.: Высшая школа, 1962.-434 с.

21. Карон Б.И., Спотаренко С.С., Чернова Т.П. Особенности эпидемического процесса инфекционного гепатита и других острых кишечных заболеваний в республиках Средней Азии II Актуальные вопросы инфекционной патологии.-Саратов, 1981.- С.89-93

22. Клячко В.А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод, - М.: Стройиздат^1971,-149с.

23. Ковалев Г. К. Микробиологические аспекты потенциальной опасности воды // Гигиена и санитария, 1982, N9, С.87-91

24. Кочемасова З.Н. Микробиология . - М.: Медицина, 1984.

25. КотовС.Д., Казаков Е.В., КазанскийМ.Ф., Суворов A.B. Поглощение воды иони-тами, содержащими иод// Вестник Ленинградского ун-та.-1973.-N227.-С. 105-113.

26. Кротков Ф.Г. Водоснабжение войск. Военно-санитарный справочник.-М.-Л.:Медгиз.,1939.

27. Кротков В.Г. Водоснабжение войск. Опыт советской медицины в Великой Отечест-венной войне 1941-1945 гг. - М.: Медицина, 1955. - 146с.

28. Ксензенко В.И., Станисевич Д:И. Химия и технология иода и брома.-М.: Химия, 1984.

29. Кузнецов Ю.В., Щебетковский В.Н., Трусов А.Г. Основы дезактивации воды. - М.: Атомиздат, 1968.

30. Кульский Л.А. Проблема использования антимикробных свойств серебра в практи-ке обеззараживания воды. - Киев: Наукова думка, 1968,г95с.

31. Кульский Л А Серебряная вода.-Киев: Наукова думка, 1982.

32. Кульский Л.А., Гороновский ИТ., Когановский A.M. и др. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды. - Киев.: Наукова думка, 1980, 1-2 т., 1206 с.

33. Кульский Л.А. Теоретические основы технологии очистки воды. - Киев.: Наукова думка, 1968,-154 с.

34. Кульский Л.А., Шевченко М.А., Калинийчук Е.М. Методы улучшения запаха и вкуса питьевой воды. - М.: изд-во МКХ РСФСР, 1961.

35. Максименко С.С., Губарь М.А. II Военно-медицинский журн.-1955,-N 4,-С. 51-56

36. Масловская Г.Я. Некоторые вопросы инфекционной заболеваемости в США // Журн. микробиологии, эпидемиологиии и иммунологии. -1970,- N11.- С. 126-134

37. Маслюков А.П., Воробьева Н.И., Матюшин Г.А. Новый класс полимерных бактерицидных материалов на основе олигомерного бактерицидного субстрата,- Сб. тезисов докладов IX Всесоюзного симпозиума "Синтетические полимеры медицин-ского назначения", г. Звенигород. 1991,с. 165.

38. Маслюков А.П., Рахманин Ю.А., Матюшин Г.А. О механизме бактерицидного действия химических дезинфектантов. - Гигиена и санитария. 1991 ,N 11 ,с.6-11.

39. Маслюков А.П., Рахманин Ю.А., Матюшин Г.А., Дюмаев K.M. Механизм бактерицид-ного действия йода и его соединений. - Докл. АН СССР, 1991,t.323,N3, с.1212-1217.

40. МаслюковА.П., Матюшин Г.А., Нечитайло B.C., Кирьянова Л,Ф. Перспективы применения портативного индивидуального устройства для обеззараживания воды "Род-ник" в экстремальных ситуациях. - Военно-медицинский журнал. 1991, N 7,С.57-58.

41. Маслюков А.П., Рахманин Ю.А., Матюшин Г.А., Дюмаев К.М.0 некоторых особенностях механизма бактерицидного действия тяжелых металлов. - Докл. АН СССР. 1992,t.323,N 6,с. 1185-1190.

42. Маслюков А.П., Рахманин Ю.А., Матюшин Г.А. Обеззараживание и очистка питьевой воды автономными водоочистителями комбинированного действия. -Гигиена и санитария.-1992,-М9-10, С.50-53.

43. Маслюков А.П., Рахманин Ю.А., Матюшин Г.А., Карташов В.И., Дюмаев K.M. О природе синергизма в процессах обеззараживания воды смесями химических дезин-фектантов. -Докл. АН СССР.1992, t.325,N 6,с. 1238-1241.

44. Машинова Л. Распространение сальмонелл и других энтеробактерий в поверхностных водах //Гигиена и санитария.-1978. -N3.-C.97-99

45. Мельник Дж., Джерба Ч., Уоллс К. Вирусы в воде: возрастающая актуальность проблемы и подходы к ее решению//Вестник АМН CCCP.-1977.-N 6.-С.70-75

46. Мохнач В.О. Соединения иода с высокополимерами, их антимикробные и лечеб-ные свойства,- М.-Л. : изд-во АН СССР, 1962.

47. Недачин А.Е. Научные основы санитарно-вирусологического контроля питьевой воды // Стандарты и качество, 1995, N11, С.27-30.

v48. Павлов A.B. Повышение эффективности работы адсорбционных фильтров водоочистных средств : Автореф. дис....канд.техн.наук.- М.,1995.-28с.

49. Петров В.Н. Токсико-гигиеническая оценка мононатриевой соли дихпоризоциа-нуровой кислоты - действующего начала новых таблеток, предназначенных для обез-зараживания индивидуальных запасов питьевой воды: Автореф. дис....канд. мед. наук,- Л.,1973.-18с.

50. Петров В.Н. Токсико-гигиеническая оценка мононатриевой соли дихлорциану-ровой кислоты - действующего начала новых таблеток, предназначенных для обеззараживания индивидуальных запасов питьевой воды: Дис. ...канд.мед.наук.-Л.,1973.

51. Подземельников Е.В. Трансформация фосфорорганических пестицидов в процессе хлорирования и озонирования воды // Гигиенические аспекты охраны окружающей среды в связи с интенсивным развитием основных отраслей народного хозяйства.-М.:Медицина,1980.-С.40-41

52. Рахманин Ю.А.,Монисов A.A., Ческис А.Б., Скворцов Л.С, Маслюков А.П. Характеристика современного состояния питьевого водоснабжения в Росси и неотложные меры по его улучшению // Стандарты и качество-1995.-1М11.-С.6-11

53. Рахманин Ю.А., Штанников Е.В., Ильин И.Е. и др. Изучение опасности галоге-нированных органических соединений, образующихся в процессе хлорирования питье-вой воды // Гигиена и санитария.-1985,- N 3,- С. 4-7

54. Смирнов А.Д. Глубокая очистка воды от техногенных загрязнений с многократным использованием углеродных сорбентов. Авторкф. Докторской диссерт., -М.,-1996.- 36 с.

55. Соколова Н.Ф., Каменнов H.A., Михайлова Л.М. и др. Таблетки для обеззараживания воды "Аквасепт" // Проблемы дезинфекции и стерилизации.-М., 1974,-Вып^З.-С,50-54

56. Соколова Н.Ф., Курбатова Л.А.> Барсунова Э.М. Выживаемость сальмонелл па-ратифа В в речной воде // Актуальные вопросы инфекционной патологии.-Саратов, 1981,- С.30-31

57. Соколова Н.Ф., Каменнов H.A.,. Михайлова Л.М. // Проблемы дезинфекции и стерилизации.-1974.-Вып. 23,- С. 50-54

58. Скворцов В.В., Киктенко B.C., Кучеренко В.Д Выживаемость и индикация патогенных микробов во внешней среде. - М.: Медицина, 1966.-360с.

59. Спотаренко С.С., Минаев В.И., Спотаренко Р.В. Эпидемиологические особенности холеры Эль-Тор в условиях преобладания водного и бытового факторов передачи инфекции //Журн. микробиологии,эпидемиологии и иммунологии.-1981.-М 8,-С. 106-108

60. Степанова Н.Ю. К вопросу о трансформации хпорорганических ядохимикатов в процессе водоочистки // Гигиенические аспекты охраны окружающей среды в связи с интенсивным развитием основных отраслей народного хозяйства.-М.:Медицина,1980,- С. 53-54

61. Тумка А.Ф., Макроусов В.Н. Распространенность гельминтозов на территории СССР и перспективы их снижения и ликвидации// Военно.-мед. журн.-1978.-1Ч11,-С-4^-47

62. Черкинский С.Н., Трахтман H.H. Обеззараживание питьевой воды.-М: Медгиз, 1962-275С.

63. Шевченко A.M.,Марченко П.В., Таран П.Н. и др. Очистки питьевых и сточных вод от ядохимикатов. - Киев: Будивельник,1975.

64. Штанников Е.В., Луцевич И.Н. Отдаленное действие на организм ароматических аминов и продуктов их трансформации в воде // Гигиена и санитария.-1983,-N9,-С. 19-22

65. Штанников Е.В., Луцевич И.Н. Трансформация ароматических аминов в процессе кондиционирования воды// Гигиена и санитария.-1982,- N 4. - С.20-22

66. Штанников Е.В., Степанова Н.Ю., Ильин И.Е., Елисеев Ю.Ю, Отдаленные эффекты влияния продуктов трансформации пестицидов и поверхностно-активных веществ // Гигиена и санитария. -1980,- N 6,- С. 14-16

67. Яковлев С.В., Журба М.Г. Обеспечение населения безвредной питьевой водой// Водоснабжение и санитарная техника.-1991.-№12.-С.2-4.

68. Сапп D.S., Taylor Lesley У. An evalution of residual contamination by blostridium botulinum in a trout farm following an autbreak of botulism in the fish stock//Fish Diseases.-1984.-Vol.7, N 5,- P.391-396

69. Caroll B.//J.Bacteriology,-1955.-Vol.69.-P.413-417

70. Eigen M., Kustin К.// J. Amer. Chem. Soc.-1962.-Vol.84.-P. 1355-1361

71. Hsu Yu-Shin//Amer.J.of Epidemiol.-1966.-N 3,- P.73-86

72. Geldreich E.E.,Microbiology of water// J.Water Poll.Control. Ted.-1975.-Vol.47.N 6,-РЛ543.-1559

73. Gary L. Yatch, Lambert J.L., Fina L.R. Same pjroperties of the Gusternary, Ammonium Anionachange Resin-triiodide Desinfectant for water// Jnd. Eng.Prod. Rev. - 1980.-Vol. 19.-P.259-263.

74. Gustafson Ralph A., Dille John E. Bacteriological guality of selected Backcountry drinking water sources in Pisgah National Forest // J.Environ Health.-1986.-Vol.48,N 5,-P .244-249

75. Koch R. Die Bedeutung.toxischer Substanzen in Trinkwasser// Z. des Нуд,- 1977,-Bd. 23 N 2 - S. 96-98

76. Lacey R.E., Sidney Loeb. Industrial processing with membranes.-Wiley: N. 7. J 972.

77. Li C.H. J.Amer.Chem.Soc.-1942.-Vol. 64. - P.1147-1152.

78. Porter J.R. Bacterial Chemistry and phisiology,-J.Wiley: N.-Y.-1946.

79. Rogers M.R., Vitaliano J.J., Kaplan A.M., Pillon E. // Mylitary medicine.-1977.-Vol.142.- N 4.-P. 268-277

80. Saile A.J. Fundamental principles of bacteriology,- Mc.- Graw-Hill Booc. Co. Jnc.: N.J., 1954.

81. Smith J.G., Slow-Fong Lee, Netzer A. Model studies in Aqueous Chlorination. The Clorination of Phenols in Dilute Aqueous Solutions// Water Res.-1976,- Vol.10, N11.-P.985-990

82. Stachel b., Gabel В., Zahl U.,Zechmar В. Die Desinfection von Trinkwasser - ein

83. Weissma B.J.,Smith C.V.,Okey R.W. Performance of membrane systems in treating_water and sewage.- Los-Angels: California, 1968.

84. Микробиология загрязненных вод/Под ред. Р.Митчела.-М.:Медицина,1976.-323с.

85. ГОСТ 2874-82. "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством". -М:-ВНИИстандартю-1982.-224 с.

86. ГОСТ Р "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль качества" (проект), М., разработчик- ВНИИстандарт РФ, 1994 г.

87. Санитарные правила и нормы "Гигиенические требования к качеству вод централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения". М., ВНИИстандарт РФ, 1996.

88. MP 1МЦОС ПВР 005-95. Методические рекомендации по применению методов биотестирования для оценки качества воды в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения. - М. , 1995. -.27 с.

89. Заявка 2.539,048. Франция. Фильтр периодического действия для получения питье-вой воды с переносным сосудом. Опубл. 1984.

90. Пат. 4.547,289, США, МКИ С02 И 3/06. Фильтровальный аппарат с применением мембран из полых волокон. Опубл. 1985.

91. Пат.3.497,069, США, МКИ С02 И 3/06. Аппарат для очистки воды методом ионного обмена. Опубл. 1968.

92. Пат.4.561,976, США, МКИ С02 И 3/06. Устройство для очистки воды. Опубл. 1985.

93. Пат. 3.389,803, США, МКИ С02 И 3/06. Фильтр для воды, управляемый ртом. Опубл. 1968.

94. Пат. 4.540,489, США6 МКИ С02 И 3/06. Портативное устройство для очистки воды. Опубл. 1985.

95. Пат. 4.477,347, США, МКИ С02 И 3/06. Портативное устройство для очистки воды. Опубл. 1984.

96. Заявка 3.317,848,ФРГ. Фильтр для приготовления питьевой воды. Опубл. 1984.

97. Заявка 3.409,140, ФРГ. Фильтровальное устройство, заполненное гранулированным адсорбентом. Опубл. 1985.

98.Пат.3.327,859, США, МКИ Сщ2 И 3/06. Переносное устройство для очистки воды. Опубл. 1963.

99. Пат.3.392,837, США, МКИ С02 И 3/06. Водоочищающее устройство. Опубл. 1965.

100. A.c. 521903 СССР, МКИ С02 И 3/06. Индивидуальный фильтр для воды. Опубл. 1986. BK)n.N27.-C.14

101. Заявка 0166022 ЕПВ ( ЕР). Прибор для улучшения качества питьевой воды путем ионного обмена. Опубл. 1986.

102. A.c. 240183; ЧССР. Способ и средство для окончательной обработки питьевой воды, опубл. 1986.

103. Пат.3.436,345 США, МКИ, В 01 £L 29/08.Способ очистки воды пакетами с полибромидной смолой. Опубл. 1969.

104. Пат.4.995,976 США, МКИ, В0Щ 29/08. Устройство для очистки воды. Опубл. 1991.

105. Пат.4.298,475 США, МКИ В0Щ.29/08. Устройство длчя очистки воды. Опубл.

1981.

106. A summary report of the biological chalende of the pocket purifier.- (_S.J.).: Agualab Inc.,1981.-17 p.

107. Assessment of risk associated with waterborne infections agents//News Quart.-1985.-Vol.35.,N 1.-P.1-2

108. Разработка индивидуального водоочистителя УОВ-01 .// Отчет по ОКР, 1989,-М., ВНИИМедполимер, уч. N 95.

109. Унифицированные методы оценки качества воды, под, редакцией Лурье, М.,

1982, 198с.

110. "Смола иодсодержащая анионообменная марки СИА-1". Технические условия, ТУ 64-2-381-87.

111."Смола иодсодержащая анионообменная марки МЕТИС-1". Технические условия, ТУ 64-001 -18095917-94.

112. "Катионит бактерицидного действия марки КУ-23СМ". Технические условия ТУ 6-06-10-96.