Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиенические проблемы использования природных цеолитов в практике питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов

РГ6 од

1 3 ЯНВ Ю97

На правах рукописи

Шевырев Владимир Сергеевич

Гигиенические проблемы использования природных цеолитов в практике питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов

14.00.07 - Гигиена

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Российском государственном медицинском университете и Институте комплексных проблем и гигиены и профессиональных заболеваний СО РАМН

Научные консультанты:

академик РАМН, д. м. н., профессор Б.Т.Величковский член-корр. РАМН, д. м. н., профессор Ю.В.Новиков

Официальные оппоненты:

академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор М.Г. Шандала доктор медицинских наук, профессор С. А. Полиевский доктор медицинских наук Р.Д. Смирнова

Ведущая организация:

Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова

Защита состоится "_"_ 1997 года в "_" час, на

заседании Диссертационного совета Д 084.14.05 при Российском государственном медицинском университете по адресу: 117869, г. Москва, ул. Островитянова, д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан_1996г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, к.м.н., доцент

Р.С. Волкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В последние годы в Российской Федерации сложилась неблагоприятная ситуация в обеспечении населения доброкачественной питьевой водой. Несмотря на актуальность этой проблемы и усилия направленные на ее решение, в Государственном докладе "О санитарно-эпидемиологической обстановке в России в 1994 году", отмечено, что существенных позитивных изменений в качестве подаваемой населению питьевой воды в большинстве территорий в последнее время не произошло. Так в 1993-1994 гг., удельный вес объектов хозяйственно-питьевого назначения не отвечающих санитарным нормам составил 19,0 и 19,3% соответственно. Число проб из источников централизованного водоснабжения, не отвечающих гигиеническим нормативам по содержанию солей тяжелых металлов составило 9,3 и 11,6% в 1993 и 1994 годах соответственно. В поверхностных водоисточниках содержание солей тяжелых металлов, превышающее гигиенические нормативы обнаружено в 22,7 и 19,7% проб.

Причинами сложившейся ситуации являются, с одной стороны все возрастающее загрязнение как поверхностных, так и подземных водоисточников, с другой стороны - недостаточная технологическая эффективность водоочистных сооружений. Проблема усугубляется имеющим место дефицитом расходуемых реагентов, качественных фильтрующих материалов.

Применяемые в настоящее время традиционные методы очистки воды позволяют удалить из нее в основном вещества находящиеся во взвешенном состоянии и отчасти микроорганизмы. В отношении многих веществ, находящихся в растворенном состоянии, барьерная роль водоочистных сооружений не существенна ( Красовский Г.Н. с соавт., 1985; Бонашевская Т.И., 1993; Михайлова Р.И. и соавт., 1994, и др.).

Исследованиями целого ряда авторов ( Врочинский К.А., 1973; Королев A.A., 1974; Штанников Е.В., 1979; Красовский Г.Н. с соавт., 1984; Прокопов В.А., Миронец Н.В. и др., 1993; Ткачев Г.Г., 1994) показано, что наиболее перспективным является использование высокоэффективных сорбционных материалов. Преимущество сорбентов заключается в том, что они извлекают из воды вредные примеси, не превращая их в другие соединения, как это случается при использовании окислителей.

В последние годы в нашей стране и за рубежом стремительно возрастает интерес к природным цеолитам. Молекулярно-ситовые свойства, сорбционная активность и селективность по отношению к катионам металлов, предопределяет широкое использование цеолитов в сельском хозяйстве, промышленности, экологии. Однако в области подготовки питьевой и очистки сточных вод они до настоящего времени не получили того уровня применения, который прогнозировался два

десятилетия тому назад. Одной из причин является непостоянство химического состава и строения кристаллической решетки природных цеолитов, которые могут изменяться в пределах одного месторождения, не только в зависимости от типа цеолита, но и от генезиса месторождения, его местонахождения.

Другой причиной, обусловившей также необходимость настоящего исследования, явилось то, что почти нет работ направленных на изучение барьерной роли природных цеолитов по отношению к биологическому (бактериальному и вирусному) загрязнению воды. Не изучены закономерности влияния технологических параметров на гигиеническую надежность водоочистных сооружений при использовании фильтрующих материалов на основе природных цеолитов. Нет работ, дающих сравнительную характеристику цеолитов различных месторождений и позволяющих сделать выбор наиболее эффективного с гигиенических позиций сорбента.

Не изучены возможности использования цеолитов для удаления из воды полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), и эффективность использования для этой цели цеолитов различных месторождений. Многие исследования не адаптированы к реальным условиям и параметрам промышленных масштабов водоподготовки.

Мало работ направленных на изучение и применение в области питьевого водоснабжения цеолитов крупнейших сибирских месторождений.

В литературе имеются сведения о негативном влиянии некоторых факторов на технологический процесс, существенно снижающих возможности использования природных цеолитов как сорбентов. Данные эти разрозненные и не имеют гигиенической интерпретации.

Отсутствуют комплексные гигиенические исследования, всесторонне характеризующие природные сорбенты, предлагаемые для использования в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также принципы и правила на основании которых должны исследоваться и применяться природные сорбенты с целью максимально эффективного использования их специфических свойств. Действующие методические указания по гигиенической оценке фильтрующих материалов и подходы к этой проблеме не позволяют в полной мере оценить гигиенические возможности материалов, обладающих ионообменными, сорбционными и другими специфическими свойствами.

И, наконец, существует необходимость выбора цеолита и его модификации для решения местных гигиенических задач в области подготовки питьевой воды, в зависимости от приоритетности их в определенном регионе по отношению к конкретному классу загрязняющих веществ и создания дополнительных условий для повышения санитарной надежности водоочистных сооружений.

Актуальность проблемы и очевидные пробелы в изучении

природных цеолитов, сдерживающие их хозяйственное использование, послужили основанием для проведения настоящего, комплексного гигиенического исследования свойств природных цеолитов крупнейших месторождений Сибири и Дальнего Востока, по отношению к широкому спектру загрязнителей химического и биологического характера, с выявлением особенностей и закономерностей влияния ряда изменяемых параметров работы водоочистных сооружений на барьерную функцию фильтрующих материалов на основе природных цеолитов.

Работа выполнялась в рамках Республиканской программы Р.087.03"0пытно-промышленные испытания и определение масштабов использования природных цеолитов в народном хозяйстве РСФСР", а также в рамках Республиканской научно-технической программы "Цеолиты России".

Цель работы - разработка гигиенических критериев исследования, применения и санитарно-гигиенического контроля использования природных цеолитов для оптимизации питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов.

Задачи исследования:

1. Изучить физико-технические и физико-химические свойства природных цеолитов, их влияние на органолептические свойства и санитарно-химические показатели питьевой воды, дать гигиеническую оценку фильтрующих материалов на основе природных цеолитов исследуемых месторождений.

2. Сравнить исследуемые цеолиты в отношении сорбции ионов тяжелых металлов, определить наиболее эффективные сорбенты и оптимальные параметры работы водоочистных сооружений по отношению к тяжелым металлам.

3. Изучить ионообменные свойства цеолитов по отношению к ионам аммония. Выявить влияние параметров работы водоочистных сооружений, модифицирования и регенерации природных цеолитов на эффективность удаления из воды аммония. Исследовать кинетику ионного обмена, эффективную ионообменную емкость и возможность ее повышения в условиях работы водоочистных сооружений.

4. Определить гигиеническую эффективность природных цеолитов как сорбентов полициклических ароматических углеводородов (3.4.бензпирена). Изучить гигиеническую надежность фильтрующих материалов на основе природных цеолитов по отношению к БП в длительном эксперименте, а также в реальных условиях работы водоочистных сооружений.

5. Дать сравнительную характеристику свойств природных цеолитов по отношению к микробному и вирусному загрязнению воды. Изучить факторы влияющие на сорбционную активность цеолитов по

отношению к биологическому загрязнению воды. Разработать оптимальные параметры фильтрования, модифицирования и регенерации сорбентов для повышения гигиенической надежности водоочистных сооружений по отношению к микробному и вирусному загрязнению воды.

6. Изучить гигиеническую эффективность и свойства фильтрующих материалов на основе природных цеолитов на действующих водоочистных сооружениях, а также при очистке реальных хозяйственно-бытовых сточных вод.

Научная новизна и теоретическая значимость работы состоит в разработке теоретических, методических и практических аспектов проблемы применения и гигиенического контроля природных цеолитов в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов.

В процессе выполнения исследований впервые получены следующие научные результаты:

- изучены физико-химические свойства природных цеолитов крупных месторождений Сибири и Дальнего Востока как фильтрующих материалов для подготовки питьевой воды и очистки сточных вод;

- в лабораторных и промышленных условиях определено влияние исследуемых цеолитов на органолептические свойства и санитарно-химические показатели питьевой воды при их использовании в качестве фильтрующих материалов;

- дана сравнительная характеристика гигиенической эффективности цеолитов крупнейших месторождений Сибири по отношению к ряду приоритетных загрязнителей природных вод - ионам аммония, тяжелым металлам, 3.4.бензпирену, микроорганизмам и вирусам;

- установлены закономерности влияния параметров работы водоочистных сооружений на гигиеническую эффективность использования природных цеолитов при подготовке питьевой воды и очистке сточных вод от загрязняющих веществ различных классов;

- доказана возможность повышения гигиенической эффективности использования природных цеолитов путем подбора сорбента, определения оптимальных условий его использования, модифицирования и регенерации в процессе эксплуатации фильтрующего материала;

- обоснована методика комплексного гигиенического исследования фильтрующих материалов на основе природных сорбентов для использования в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения;

- предложена концепция эффективного использования природных цеолитов в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов по отношению к различным классам загрязняющих

веществ включающая в себя основные этапы лабораторного изучения цеолитов, натурные эксперименты и промышленные испытания.

Практическая значимость и внедрение результатов исследований

По материалам исследования получены разрешения МЗ РСФСР на применение цеолитов Пегасского (письмо № 23-01/17-668 от 11.10.90) и Холинского (письмо № 23-10/17-380 от 24.05.90) месторождений в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Исследованные цеолиты включены в "Перечень материалов и реагентов разрешенных для применения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения" № 5058 от 20.09.89.

Результаты исследований использованы при окончательной оценке разведанных месторождений (акт внедрения от 12.11.90).

Материалы исследований цеолитов использованы при проектировании водоочистных сооружений г.Сосновоборска , где природные цеолиты использованы в качестве сорбентов для удаления из питьевой воды 3.4.бензпирена (письмо № 13-156 от 16.12.91), а также при разработке технических условий на фильтрующую загрузку для скорых промышленных фильтров (письмо № 04.111 от 25.09.91).

Рекомендации, обоснованные проведенными исследования внедрены при проведении работ по повышению барьерной роли водоочистных сооружений "Гремячий Лог" в г.Красноярске (справка ВНИИ ВОДГЕО от 17.06.91).

Красноярским НИИ ВОДГЕО результаты работы использованы при разработке методик оценки природных цеолитов в качестве фильтрующих материалов на фильтровальных очистных сооружений "Гремячий Лог" в г.Красноярске (акт внедрения от 05.03.96).

По результатам исследований оформлены четыре заявки на патенты:

1. "Фильтрующий материал для очистки воды" ( на основе цеолитов Холинского месторождения), заявка № 94020907/26 - 020440 от 02.06.96.

2. "Фильтрующий материал для очистки воды" (на основе цеолитов Пегасского месторождения), заявка № 95107741 от 23.05.95.

3. "Фильтрующий материал для очистки воды" на основе цеолитов Анадырьского месторождения (зявка № 95107639 от 22.05.95.

4. "Фильтрующий материал для очистки воды" ( на основе цеолитов Чугуевского месторождения), заявка № 95111933/26/020622 от 25.07.95.

Результаты работы доложены и обсуждены:

на Всесоюзном совещании "Использование природных цеолитов в народном хозяйстве", (Кемерово, 1990 г.); на Всесоюзном совещании "Комплексные гигиенические исследования в районах интенсивного промышленного освоения", (Новокузнецк, 1991 г.); на Республиканском совещании "Природныецеолиты России", (Новосибирск, 1991 г.); научно-

практической конференции "Медико-биологические проблемы использования природных цеолитов", (Новосибирск, 1993 г.).

Апробация диссертации проведена на совместном заседании лаборатории патогенеза и экспериментальной терапии пневмокониозов РГМУ и отдела гигиены воды, охраны водных ресурсов и здоровья населения МНИИГ им. Ф.Ф. Эрисмана.

Публикации. По изучаемой проблеме опубликовано 23 печатных работы в журналах и сборниках.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, главы посвященной обоснованию направлений и этапов работы, выбору и характеристике исследуемых материалов, модельных микроорганизмов и загрязнителей, методам исследований, шести глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка использованной литературы и приложений. Текст изложен на страницах машинописи,

иллюстрирован таблицами, из которых 52 находятся в приложениях, рисунками, 1 фотографией, указатель литературы содержит 242 наименования работ, из них 166 отечественных и 76 иностранных авторов, имеет приложений.

Основные положения выносимые на защиту.

1. Природные цеолиты, используемые в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов, обладают высокой гигиенической эффективностью по отношению к широкому спектру загрязняющих веществ.

2. При использовании природных цеолитов возможно повышение барьерной функции водоочистных сооружений по отношению к бактериальному и вирусному загрязнению воды.

3. На гигиеническую эффективность природных цеолитов влияют физико-химические свойства, структура цеолитов, а также параметры работы водоочистных сооружений.

4. Для эффективного использования природных цеолитов в технологиях получения питьевой воды и очистки сточных вод необходима их гигиеническая сертификация.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для достижения поставленной перед исследованием цели, при решении необходимых для этого задач экспериментальные и натурные исследования проводились в нескольких направлениях:

1. Гигиеническая оценка природных цеолитов и изучение возможности их использования в технологиях получения питьевой воды и очистке сточных вод, которая включала в себя:

- определение механических характеристик исследуемых материалов;

-изучение влияния цеолитов на органолептические свойства воды

при контакте в условиях фильтрования;

- установление степени миграции в воду элементов определяющих химический состав цеолитов и влияние на санитарно-химические показатели воды в процессе ее фильтрования.

2. Изучение и сравнительная характеристика сорбционных свойств цеолитсодержащих пород исследуемых месторождений по отношению к ионам металлов, на примере 15 элементов. Изучение влияния различных изменяемых условий технологического процесса подготовки питьевой воды на эффективность удаления металлов. Выбор наиболее эффективного сорбента и условий его применения, а также выбор оптимального места в технологической цепи подготовки питьевой воды и очистки сточных вод.

3. Изучение и сравнительная характеристика гигиенической эффективности сорбционных свойств цеолитов при использовании их для очистки воды от минеральных азотсодержащих веществ. Определение динамической обменной емкости цеолитов в условиях работы современных водоочистных сооружений. Изучение кинетики ионного обмена на цеолитах исследуемых месторождений. Определение оптимальных условий для их использования в этой области и выбор наиболее эффективного сорбента. Изучение возможности повышения гигиенической эффективности и условий модифицирования и регенерации сорбента.

4. Изучение и сравнительная характеристика сорбционных свойств цеолитов по отношению к микроорганизмам. Изучение влияния на эффективность сорбции различных изменяемых параметров фильтрования, скорости, высоты фильтрующего слоя, фракционного состава фильтрующего материала, рН воды, типа микроорганизма. Выбор оптимального сочетания изменяемых параметров с целью достижения максимальной эффективности удаления микроорганизмов из воды. Изучение возможности повышения сорбционной активности цеолитов путем их модифицирования и выбор наиболее эффективного сорбента.

5. Изучение и сравнительная характеристика сорбционных свойств цеолитов по отношению к вирусам. Выбор наиболее эффективного сорбента. Изучение влияния изменяемых параметров технологического процесса фильтрования и рН среды на эффективность сорбции вирусов.

6. Изучение сорбционной активности исследуемых цеолитов по отношению к полициклическим ароматическим углеводородам на примере 3.4.бензпирена. Выбор наиболее эффективного сорбента. Изучение влияния условий фильтрования на гигиеническую эффективность сорбционных свойств цеолитов по отношению к ПАУ. Изучение возможности повышения эффективности сорбции ПАУ.

7. Проведение натурных экспериментов на действующих водоочистных сооружениях, в также натурных экспериментов по доочистке реальных городских сточных вод.

В качестве материалов для исследования были использованы цеолитсодержащие породы шести крупнейших месторождений Сибири и Дальнего Востока. Выбор месторождений был основан на том, что цеолиты данных месторождений по классификации Д.Брека (1976) относятся к различным типам, отличаются по типу строения кристаллической решетки и характерируются различными свойствами. Кроме того местоположение исследуемых месторождений наиболее выгодно с экономических позиций и они наиболее подготовлены к промышленной разработке. Были исследованы цеолиты Чугуевского месторождения (Приморский край), Холинского (Бурятия), Пегасского (Кемеровская область), Анадырьского (Магаданская область), Пашенского и Сахаптин-ского (Красноярский край) месторождений.

Исследования проводились в лабораторных и натурных условиях. В работе был использован принцип последовательности эксперимента. На первом этапе изучались физико-технические характеристики фильтрующих материалов на основе цеолитов исследуемых месторождений. Механические свойства цеолитов определялись по стандартным методикам представленным в справочном пособии "Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды" ( Аюкаев Р.И. , Мельцер В.З., 1985) и "Инструкции по

применению местных зернистых материалов в водоочистных фильтрах", (АКХ им. К. Д. Памфилова, 1987). Были исследованы представительные пробы всех шести месторождений.

В дальнейшем, при получении положительных результатов первого этапа исследований, проводилась собственно гигиеническая оценка фильтрующих материалов. Она включала в себя изучение влияния цеолитов на органолептические свойства фильтруемой воды и определение их влияния на химический состав воды, ее санитарно-химические показатели.

Изучение влияния фильтрующих материалов на химический состав воды проводилось в соответствии с "Методическими указаниями по гигиенической оценке фильтрующих материалов, предлагаемых для использования в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения" от 22.01.1987г. N 4250 - 87. В соответствии с ними готовились фильтраты и вытяжки для исследования миграции в воду веществ определяющих химический состав цеолитов.

При положительной гигиенической оценке и заключении о возможности использования цеолитов в технологиях получения питьевой воды, изучалась гигиеническая эффективность использования фильтрующих материалов на их основе по отношению к ряду поллютантов химической природы ( металлы, минеральные азотсодержащие вещества, 3.4. бензпирен и др.).

В экспериментах моделировались технологические условия применения фильтрующих материалов на современных водоочистных

сооружениях. Эти исследования в лабораторных условиях проводились на модельных установках, состоящих из системы фильтровальных колонок с различной высотой фильтрующих слоев, позволяющих создавать условия фильтрования, аналогичные работе скорых и медленных фильтров при подготовке питьевой воды по высоте слоя фильтра и скорости фильтрования воды. Кроме этого, изменяемым параметром в условиях фильтрования являлся диаметр зерен фильтрующей загрузки, который соответствовал: 0,315 - 0,63; 0,63 - 1,25 и 2,0 - 4,0 мм на различных этапах исследования. Высота фильтрующего слоя соответствовала 0,5; 1,0; 1,5; и 2,0 м. При определении динамической обменной емкости ( ДОЕ ) использовались минимальные количества сорбентов, высота - 5,0 см, вес - 5 г.

Скорость фильтрования изменялась в широком диапазоне, от 0,1 м/час - скорость работы медленного фильтра, до 12 и более м/час -скорость работы современных скорых фильтров, в соответствии со СНиП 11 - 31 - 74, часть 11, "Нормы проектирования", глава 31 -"Водоснабжение. Наружные сети и сооружения".

В процессе исследования использовались естественная и модифицированные, ( моноионные ) натриевая и водородная формы, а также активированная естественная формы цеолитов.

При изучении сорбционных свойств природных цеолитов по отношению к металлам, в качестве модельных загрязнителей использовались в многокомпонентных системах ионы следующих металлов: №, Си, А1, Мп, 81, ¥е, Со, 2п, 8е, Ва, Сс1, Бг, РЬ, Ве, всего пятнадцать элементов.

Изучение влияния природных цеолитов на органолептические и физико-химические свойства воды, а также эффективность удаления из воды загрязнителей химической природы проводились с использованием методов по ГОСТ 2874 - 82 "Вода питьевая. Методы анализа", а также с использованием методов, приведенных в документах: "Указания по внедрению нового ГОСТ 2874 -82", "Указания по внедрению нового ГОСТ 2761 - 84. Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические и технические требования и правила выбора", а также по методикам предложенным в "Унифицированных методах исследования качества вод" - (1977).

О возможности миграции в воду химических веществ входящих в состав цеолитов судили как по прямому определению их концентраций, так и по интегральным показателям - перманганатной окисляемости, содержанию в профильтрованной воде минеральных азотсодержащих соединений.

Анализ содержания 3.4. бензпирена в воде проводился методом флуоресцентной спектроскопии, в соответствии с "Методическими указаниями по отбору проб из объектов внешней среды и подготовке их для последующего определения канцерогенных ПАУ", ( Муравьева С.И.

исоавт., 1982).

При проведении бактериологических исследований в качестве модельных микроорганизмов использовались представители кишечной группы организмов, имеющих для воды наибольшее санитарно-показательное значение. Из соображений эпидемической безопасности выбор был остановлен на непатогенной кишечной палочке М - 17. Для подтверждения эффекта и результатов сорбции был использован другой представитель санитарно-показательных микроорганизмов - фекальный стрептококк ( энтерококк Str. faecalis ), имеющий не палочковидную, а шарообразную форму и иные свойства, которые могут оказывать влияние на результаты сорбции. При изучении влияния свойств микроорганизмов на гигиеническую эффективность сорбентов использовался также бактериофаг Е. coli 0127. Эффективность барьерной функции

цеолитов по отношению к микроорганизмам оценивалась по разнице концентраций в контаминированной воде и фильтрате выраженной в процентах.

Для экспериментальных вирусологических исследований в качестве модельного микроорганизма был избран аттенуированный штамм вируса полиомиелита 1 типа, IS c2ab, который является типичный представителем кишечной группы и широко используется во многих исследованиях в этом качестве, что позволяет проводить сравнительную характеристику полученных результатов ( Веселинова - Стоянова Ц.Б., 1984). Количественное определение вирусов полиомиелита проводили методом титрования по цитопатическому действию в lg ТЦД50/мл на культуре клеток перевиваемой линии НЕР - 2 ( клетки рака гортани). Учет результатов осуществлен по методу Рида и Менча ( Ворошилова М.К. с соавт., 1984; Нехлюдова Л.И. с соавт., 1980).

Данные полученные в экспериментальных и натурных исследования обрабатывались общепринятыми статистическими методами.

Таким образом использованный нами принцип выбора материалов для исследований позволяет по их результатам характеризовать основные типы цеолитов из месторождений расположенных на территории нашей страны. Он позволяет применить результаты исследований для характеристики, анализа и использования цеолитов других месторождений имеющих схожие физико-химические свойства. Кроме этого исследование модифицированных, (моноионных) Na+ и Н+ форм цеолитов, значительно расширило спектр фильтрующих материалов. Это позволило провести гигиеническую оценку максимально широкого круга химических, физико-технических сорбционных ионообменных и других свойств природных цеолитов при их применении в технологии получения питьевой воды. Технические, санитарно-химические, бактериологические и вирусологические исследования проведенные по стандартным методикам, позволили дать полную характеристику каждого из образцов, сравнить их свойства и сделать выбор цеолитов, обладающих наиболее высокими

показателями гигиенической эффективности при использовании их для удаления приоритетных загрязнителей природных и сточных вод.

Изучение взаимодействия широкого спектра природных цеолитов различных модификаций с большим набором поллютантов химического и биологического характера, позволило обосновать основные принципы использования природных цеолитов для решения гигиенических задач в области питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов.

Автор с признательностью и благодарностью отмечает, что в проведении экспериментов и обработке полученных материалов принимали участие сотрудники Новокузнецкого ГИДУВа: доц.А.И.Блинов, доц.Б.М.Дворецкий, к.б.н.Г.М.Челышева; сотрудники НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина: к.м.н.А.Е.Недачин, к.м.н.Т.В.Доскина, к.м.н.Р.А.Дмитриева, Э.А.Сухарева; руководитель лаборатории водоподготовки Красноярского НИИ ВОДГЕО к.т.н.В.Н.Бубенцов.

Постоянная помощь и поддержка в выполнении диссертационной работы оказывалась научными косультантами, академиком РАМН, профессором Б.Т.Величковским и член-корреспондентом РАМН, профессором Ю.В.Новиковым.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Изучение возможности использования природных цеолитов в качестве фильтрующих загрузок для водоочистных сооружений, проведенное на первом этапе работы, включало в себя два основных раздела. Изучение физико-технических характеристик фильтрующих загрузок на их основе, выполненное в соответствии с "Инструкцией по применению местных зернистых материалов в водоочистных фильтрах" (АКХ им. К.Д.Памфилова, 1987г) и справочным пособием "Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды", (Аюкаев Р.И., Мельцер В.З., 1985) и гигиеническую оценку исследуемых цеолитов проведенную в соответствии с "Методическими указаниями по гигиенической оценке фильтрующих материалов предлагаемых для использования в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения" от 22 января 1987 г. N 4250-87.

При исследовании физико-технических характеристик фильтрующих материалов было установлено, что в этом отношении свойства исследуемых цеолитов имеют существенные различия. Так наилучшими характеристиками обладает клиноптилолитсодержащий туф Холинского месторождения, с содержанием активной фазы состоящей из 55% клиноптилолита и 5% монтмориллонита. Основные физико-технические свойства этого минерала значительно превосходят требования предъявляемые к фильтрующим материалам с этих позиций. Так пористость фильтрующего материала в этом случае достигает 63% (в

норме не менее 40%), плотность цеолита 2,16 г/смЗ (в норме не менее 1,5 г/смЗ). Измельчаемость различных фракций цеолита от 0,36% до 2,37% при норме не более 4%. Условная механическая прочность цеолита соответствует 0,65%, при норме не более 1%.

Цеолит этого месторождения удовлетворяет всем требованиям предъявляемым к фильтрующим материалам и может быть использован к подготовке питьевой воды без каких либо ограничений. Кроме этого цеолит Холинского месторождения обладает удовлетворительной химической стойкостью в водопроводной, хлорной воде и растворе ЫаС1. Однако прирост концентрации кремнекислоты в щелочной среде и сухого остатка в кислой и щелочной средах несколько превышает допустимые значения.

Следовательно его использование в агрессивных средах, т.е. некоторых сточных водах требует предусмотреть возможность свободной замены фильтрующего материала или его возмещения. В свою очередь устойчивость этого цеолита в растворе хлористого натрия делает возможным многократную регенерацию этого сорбента без его замены, что очень важно например при очистке воды от ионов аммония.

Физико-технические показатели цеолита Пашенского месторождения, представленного на 89-95% гейландитом и на 5-11% клиноптилолитом, при среднем содержании цеолита в породе 42%, незначительно уступают показателям Холинского. Но он также пригоден для использования в фильтровальных сооружениях. Плотность этого минерала заметно выше минимально допустимых значений и составляет 2,37 г/смЗ. Его пористость в воде 48,6-42,2% - близка к минимально допустимому значению, т.е. его фильтровальные характеристики не высоки. Показатель измельчаемости - 0,63%, в норме, а показатель истираемости 0,5% как раз соответствует максимально допустимому уровню. Условная механическая прочность - 0,67% также удовлетворяет требованиям. Из-за относительно низкой плотности и низких показателей механической прочности, с технических позиций его применение может быть рекомендовано в фильтровальных сооружениях с нисходящим потоком воды.

Наихудшими механическими характеристиками обладает цеолит Сахаптинского месторождения, представленный

клиноптилолитсодержащим туфом с содержанием цеолита 50-55%. При относительно высокой плотности этого цеолита - 2,67 г/смЗ и показателях минимальной ( 44,9% ) и максимальной ( 45,5% ) пористости превышающих минимально допустимые, его механическая прочность очень низка. Средний показатель измельчаемости 10,6% и истираемости 3,4%. Условная механическая прочность породы в различных пробах менялась от 3,8 до 10:8% при норме 1%. Таким образом исследование этого цеолита показало, что механические характеристики фильтрующего материала на

его основе не высоки и его применение в связи с этим в процессах водо-подготовки ограничено.

При изучении влияния природных целитов на органолептичекие свойства и санитарно-химические показатели воды, в первую очередь оценивалась безвредность и безопасность питьевой воды контактирующей с этими цеолитами. При этом был использован принцип последовательности эксперимента. На первом этапе изучалось влияние цеолитов на органолептические показатели и рН воды. В дальнейшем определялась реальная миграция в воду химических веществ входящих в состав цеолитов, а также их удаление в процессе контакта.

Исследованием установлено, что в этом отношении свойства цеолитов различных месторождений имеют как целый ряд различий, так и определенные сходства.

Например для всех цеолитов характерно резкое повышение мутности воды при отмывке фильтрующего материала. Это связано с наличием большого количества растворимых составляющих, а также мелкодисперсных частиц получаемых при дроблении. Особенно это характерно для цеолитов Пашенского и Сахаптинского месторождений, в меньшей степени для цеолитов Пегасского и Холинского. В тоже время при достаточной отмывке фильтра происходит улучшение всех органолептических показателей воды, цветности, мутности, запаха, прозрачности.

Происходит незначительное изменение рН контактирующей воды, как в статических, так и в динамических условиях. При этом в статических условиях отмечалось снижение значений водородного показателя на 0,2 - 0,05 ед. в зависимости от сменяемости воды. В динамических условиях в начальной стадии происходило повышение на 0,2 - 0,4 ед, а в конце фильтрования снижение на 0,1 - 0,2 ед. Гигиенического значения эти колебания рН не имеют.

Из всех образцов цеолитсодержащих пород в процессе статического опыта и при фильтровании вымывался кремний. В статическом опыте его концентрация повышалась на 1,6 мг/л и при сменяемости воды концентрация снижалась до 0,4 мг/л. При фильтровании содержание кремния повышалось на 0,15 - 0,2 мг/л.

Цветность профильтрованной воды снижалась на 8 - 13 градусов.

В статических условиях из некоторых цеолитов переходили в воду микроколичества меди, стронция в концентрациях значительно ниже ПДК. При фильтровании миграции этих элементов не наблюдалось.

В ряде проб наблюдалось вымывание нитритов и нитратов в начальной стадии контакта, после отмывки образцов концентрация этих веществ снижалась и была ниже контрольной.

Учитывая, что нитриты и нитраты находятся в воде в виде анионов и их концентрация снижается в процессе отмывки, очевидно имеет место внешнее загрязнение минералов.

Хлориды в воде определялись на уровне контроля при фильтровании воды, а при статическом контакте наблюдалось снижение их концентрации. Концентрация в воде фтора и иода находилась на уровне исходной.

Снижение интегральных показателей качества воды в процессе фильтрования говорит об отсутствии миграции в воду веществ органического происхождения.

Учитывая, что наблюдалось повышение ионов натрия в фильтруемой воде очевидно, что он является основным обменным катионом для этих цеолитов.

Миграция в воду ионов металлов не выявлена, большинство из них активно удаляется из воды как в статических условиях, так и при фильтровании.

Другие изменения санитарно-химических показателей воды при ее контакте с цеолитами несущественны и не имеют практического значения.

Проведенные исследования физико-технических свойств цеолитов и их влияния на санитарно-химические показатели воды позволяют утверждать, что исследованные минералы отвечают требованиям предъявляемым к фильтрующим материалам, не оказывают отрицательного влияния на органолептические и санитарно-химические показатели питьевой воды. При исследовании влияния фильтрующих загрузок на основе природных цеолитов на химический состав воды следует учесть, что истинная вымываемость элементов из цеолитов может быть определена только при контакте с дистиллированной водой.

При контакте с водопроводной водой имеет место явление ионного обмена существенно влияющего на концентрацию обменных катионов в фильтруемой воде.

Это обстоятельство необходимо иметь в виду при гигиенической оценке природных цеолитов. Учитывая специфические свойства природных цеолитов, окончательное заключение о влиянии сорбентов на химический состав воды следует делать при проведении натурного эксперимента в реальных условиях с определенным химическим составом природных вод.

На заключительном этапе гигиенической оценки природных цеолитов были проведены натурные эксперименты на действующих водоочистных сооружениях. Целью этих экспериментов было изучение влияния природных цеолитов на качество природных вод в реальных условиях с естественным химическим составом воды.

Эксперименты проведенные на действующих водоочистных сооружениях г. Красноярска расположенных на р. Енисей показали, что речная вода профильтрованная через цеолитовые фильтры отвечает всем требованиям ГОСТа 2874-82 "Вода питьевая", как по органолептическим, так и по санитарно-химическим показателям. Полученные результаты

подтверждают результаты наших лабораторных исследований по гигиенической оценке фильтрующих материалов на основе природных цеолитов, а также результаты авторов, проводивших гигиенические исследования природных цеолитов других месторождений (Ахундов В.Ю. и соавторы, 1982; Везиров А.Н., 1985; Семенова О.Г., 1995).

Результаты экспериментов показали, что концентрации большинства вредных веществ в профильтрованной воде снижаются. Особенно это заметно по снижению показателя мутности. Количество взвешенных веществ снижается заметнее чем в воде профильтрованной через действующий промышленный фильтр или через опытный песчано-керамзитовый. Цеолитовый фильтр в наших исследованиях обладал большей гигиенической эффективностью, а также показал себя экономичным, т.к. позволял увеличивать скорость фильтрования и длительность фильтроцикла без потери качества питьевой воды.

Санитарно-химический анализ качества профильтрованной воды показал стабильное снижение концентраций ионов металлов. Наблюдалось снижение содержания в воде таких металлов как стронций, медь, барий, марганей, свинец. Содержание этих металлов в питьевой воде ни в одной из проб не превышало ПДК.

Сравнение концентраций этих металлов в питьевой воде, профильтрованной через промышленный, опытный песчано-керамзитовый и цеолитовый фильтры показало явное преимущество последнего по глубине и стабильности удаления их из воды. Например при содержании стронция в воде на уровне 83,7 мкг/л, его содержание после производственного, песчано-керамзитового и цеолитового фильтров осталось на уровне 82,56; 79,86 и 16,06 мкг/л соответственно. Эффективность цеолитового фильтра в этом случае по отношению к ионам стронция соответствовала 80%. Это несколько ниже чем в лабораторных исследованиях, но и условия в данном случае не были оптимальными, известно, что малые и сверхмалые концентрации вредных веществ удаляются труднее чем высокие.

Расчеты суммы отношений концентраций вредных веществ лимитируемых по органолептическому и санитарно-токсикологическому признаку вредности в обоих случаях были меньше 1.

Увеличенная периодичность промывки фильтрующего материала, а также сокращение количества промывной воды, вследствие лучшей отмываемости цеолита, делает цеолит перспективной загрузкой и с экономических позиций.

Результаты исследования сорбционных свойств природных цеолитов позволили сделать целый ряд выводов как по оценке гигиенической эффективности в отношении ионов аммония, так и оптимальных условий для их использования с этой целью. Было показано, что все исследованные цеолиты в этом отношении обладают различными характеристиками и свойствами.

500 1000 1500 2000 2500 3000 Объем фильтрата (мл)

3500 4000 4500

N8 - форма цеолита с диаметром зерна 0.5 -1.5 мм

Естественная форма цеолита с диаметром зерна 0.5 -1.5 мм

Естественная форма цеолита с диаметром зерна 0.25 - 0.5 мм

Н - форма цеолита с диаметром зерна 0.5 -1.5 мм

5000

к

о

о

РИС.1. Кинетика сорбции ионов аммония на цеолитах Чугуевского месторождения при исходной концентрации 32.0 мг/л и скорости фильтрования 12.5 м/час.

5

5,

ш

§4

__< ——

. ^——'

^—X

1000 2000 3000

Объем фильтрата [мл]

4000

О № форма цеолита с диаметром зерна 0.5 -1.5 мм

ш Естестенная. форма цеолита с диаметром зерна 0.5-1.5 мм

▲ Естественная форма цеолита с диаметром зерна 0.25- 0.5 мм

х Н+ -форма цеолита с диаметром зерна 0.5 -1.5 мм

5000

РИС. 2. Динамика насыщения и ДОЕ естественных и модифицированных форм цеолитов Чугуевского месторождения при исходной концентрации 32.0 мг.л и скорости фильтрования

12.5 м/час

При изучении цеолита Чугуевского месторождения установлено, что этот цеолит в целом имеет достаточно высокие характеристики, обладает высокой степенью селективности по отношению к ионам аммония. Динамическая обменная емкость этого сорбента для фракций 0,25 -0,5 мм, при исходной концентрации аммония в воде 32 мг/л соответствовала 4,86 мг/г. При увеличении диаметра зерен загрузки ДОЕ сорбента в тех же условиях она незначительно снижалась, до 4,4 мг на грамм загрузки.

Хорошие ионообменные свойства этого цеолита подтверждает высокая эффективность его модифицирования. Перевод сорбента в монокатинную №+-форму, позволяет увеличить ДОЕ в 2 раза (с 4,4 до 8,07 мг/г). При этом одновременно увеличивается эффективность ионного обмена в сторону глубины очистки и изменяется кинетика ионного обмена в сторону более медленного насыщения сорбента. Этот же цеолит модифицированный в монокатинную Н+-форму, имеющую лучшие показатели сорбции по отношению к микробному и вирусному загрязнению воды, теряет значительную часть своей ионообменной емкости, а также интенсивность ионного обмена (до 3,6 мг/г и 50% соответственно).

Таким образом результаты уже первого этапа исследований показали, что достаточно высокие характеристики Чугуевского цеолита, ДОЕ и интенсивность ионного обмена, не являются величинами постоянными, а зависят от модификации цеолита и фракционного состава фильтрующей загрузки (рис.1 и 2).

Цеолит Сахаптинского месторождения по своим технологическим качествам значительно уступает цеолиту Чугуевского месторождения. Несмотря на то, что при регенерации этого сорбента ионообменная емкость восстанавливалась полностью, его применение для очистки воды от ионов аммония имеет перспективы лишь при создании современной технологии, позволяющей максимально использовать специфические свойства сорбента и только при низких или остаточных концентрациях аммония в воде.

В дальнейшем исследования цеолитов были углублены. Так при изучении свойств цеолитов Холинского, Пегасского и Пашенского месторождений, определялось влияние изменяемых параметров фильтрования, скорости, высоты фильтрующего слоя, фракционного состава загрузки, концентрации аммония, на кинетику ионообменного процесса и гигиеническую эффективность цеолитов этих месторождений.

Результаты изучения сорбционного процесса на цеолите Холинского месторождения показали влияние концентрации аммония на кинетику сорбции и гигиеническую эффективность сорбента в различных условиях. Анализируя количественные показатели снижения эффективности в динамике фильтрования и кинетические кривые сорбционого процесса, уже косвенно можно судить о величине динамической обменной емкости и санитарной надежности фильтров в определенных условиях. В данном случае следует отметить, что ИОЕ

холинского цеолита значительно превосходит ИОЕ сахаптинского и Чугуевского цеолитов. Например при скорости фильтрования 9.1 м/час и Сисх. = 27.0 мг/г, количество аммония на загрузке составило 7.65 мг/ г при 20% остаточной эффективности сорбента.

Анализируя кинетические кривые сорбции аммония, полученные в различных условиях естественными и модифицированными формами сорбентов и количественные показатели эффективности удаления аммония из воды сделан вывод, что каждому переменному значению исходных (скорости фильтрования, концентрации, объему цеолита) соответствует некоторое динамическое равновесие в момент насыщения сорбента, т.е. время защитного действия фильтра, до снижения эффективности сорбции, регулируется этими характеристиками. По мере того, как происходило насыщение цеолита, со снижением ионообменной активности сорбента (гигиенической эффективности) снижалась и барьерная роль фильтрующей загрузки по отношению к ионам аммония.

При изучении цеолита Холинского месторождения были использованы четыре образца исследуемой породы:

- естественная форма цеолита с диаметром зерна загрузки +0.315

- 0.63 мм;

- естественная форма цеолита с диаметром зерна загрузки +0.63

- 1.25 мм;

- модифицированная 120-минутным контактом с 10% раствором ИаС1 при 1600 С, Ма+ - форма цеолита с диаметром зерна + 0.63 - 1.25 мм;

- модифицированная 120-минутным динамическим контактом с 0.15 N раствором НС1 при И80 С, Н+ - форма с диаметром зерна +0.63

- 1.25 мм.

При концентрации аммония в воде 31.0 мг/л и скорости фильтрования 7.5 м/час масса удержанных ионов аммония для естественной формы цеолита с диаметром зерна 0.63 - 1.25 мм составила 5.22 мг/г сухого вещества. Фильтрующая загрузка с более мелким фракционным составом +0.315 -0.63 мм обладала в этих условиях более высокой эффективностью, как по сорбции (95.5%), так и по величине ионообменной емкости 6.51 мг/г.

Результаты исследования натриевой формы Холинского цеолита показали возросшую эффективность модифицированного сорбента. Эффективность сорбции аммония при аналогичных условиях возросла до 99.4%. При этом насыщение цеолита происходило более медленно и плавно, со снижением эффективности в каждой пробе на 1.6;5.1;12.0%. Значительно, с 5.22 до 9.01 мг/г, т.е. на 75.6% возросла ионообменная емкость фильтрующего материала.

Противоположный эффект от модифицирования естественной формы цеолита наблюдается при обработке его НС1, т.е. при переводе его в водородную форму. Эффективность удаления аммония в начальной

стадии фильтрования снизился до 50%, а ионообменная емкость уменьшилась до 3.2 мг/г, что в 1.63 раза меньше чем у естественной формы и в 2.8 раза меньше чем у №+ - формы при тех же условиях.

Следовательно наиболее эффективным и перспективным с гигиенических позиций, при удалении ионов аммония из воды, является использование мелкофракционной загрузки и модифицированной Ыа+ -формы цеолита. Построение и анализ системы кинетических кривых характеризующих ионообменный процесс и гигиеничесую эффективность различных типов фильтрующих загрузок позволил визуально оценить ряд характеристик фильтрующих загрузок. Таких как, глубина удаления аммония, активность ионного обмена и, следовательно, насыщения, длительность защитного действия, ДОЕ и состояние динамического равновесия. Так в данном случае видно, что большую сорбционную активность демонстрирует кривая соответствующая кинетике Ыа+ - формы цеолита. Классическая Б-образная линия, с прямым участком между нижней до верхней горизонтальными говорит о характере ионообменного процесса на всей стадии насыщения.

Четко выраженным временем защитного действия, судя по графикам, обладают два типа загрузки: Ма+ -форма цеолита и мелкодисперсная загрузка на основе естественной формы.

Комплекс экспериментов по изучению возможности регенерации природных цеолитов при их использовании в практике хозяйственно-питьевого водопользования, проведенных на другой пробе холинских цеолитов показал, что эта проба по своим характеристика существенно отличается от ранее исследованной пробы. Так если в первом случае ДОЕ естественной формы цеолита с 0 зерна 0.63 - 1.25 мм соответствовала 5.22 мг/г ЫН4+, а при модифицировании увеличилась до 9.01 мг/г, то в настоящем эксперименте она соответствовала 7.56 мг/г и при модифицировании цеолита увеличилась до 11.32 мг/г сухого вещества загрузки.

В результате экспериментов установлено, что не существует большой разницы между ДОЕ изначально модифицированного цеолита (11.32 мг/г) и модифицированного в процесса регенерации фильтрующей загрузки (11.24 и 11.12 мг/г №14+). Замечено также, что регенерация путем подачи регенерирующего раствора снизу позволяет существенно увеличить ИОЕ фильтрующей загрузки с 9.8 мг/г до 11.24 мг/г и с 9.38 мг/г до 11.12 мг/г. Т.е. в среднем почти на 2 мг на каждый грамм фильтрующего материала, что на наш взгляд связано с одновременным рыхлением фильтра и освобождением доступа ионов к поверхности зерен сорбента.

Обобщая результаты этой серии экспериментов можно утверждать, что несмотря на изменение кинетики ионного обмена, снижения гигиенической эффективности цеолитов и уменьшения эффективной ИОЕ в процессе регенерации фильтров не происходит.

Исследования цеолитсодержащих пород Пегасского месторождения были направлены на изучение их сорбционной активности в динамических условиях работы водоочистных сооружений, определению и возможности повышения ДОЕ фильтров. Изучалась кинетика ионного обмена и влияние на гигиеническую эффективность загрузки таких параметров, как скорость фильтрования воды, концентрация аммония в воде. Изучались ионнообменные свойства цеолита в зависимости от фракционного состава фильтрующего материала, модификации цеолита и ДОЕ различных фракций фильтрующей загрузки.

Несмотря на невысокие характеристики пегасского цеолита, модифицирование его в монокатионную N3+- форму позволило значительно усилить интенсивность ионного обмена и его эффективность, т.е. глубину удаления аммония из воды, до 100% для фракции 0.315-0.63 мм. ДОЕ для этой фракции при этом была увеличена до 4.02 мг/г т.е. почти в 3 раза. ДОЕ Ыа+-формы цеолита при фракционном составе загрузки 0.63-1.25 мм была значительно ниже - 2.69 мг/г, а самой низкой ионообменной емкостью обладала наиболее крупная фракция, 2.0-4.0 мм - 1.52 мг/г.

Таким образом на этом этапе исследований в отношении цеолитсодержащих пород Пегасского месторождения было сделано два основных вывода: во первых, как и следовало ожидать, при переводе цеолита в монокатионную, Ыа+- форму значительно возросли показатели гигиенической эффективности фильтра, увеличилась ДОЕ, увеличилась глубина удаления ионов аммония из воды, изменилась кинетика ионного обмена. Во вторых, проявилась четкая зависимость между величиной ионообменной емкости и фракционным составом фильтрующего материала. Эта зависимость вследствие малой удельной емкости и относительно низкой интенсивности ионного обмена не была выявлена при исследовании естественной формы этого цеолита.

При проведении экспериментов по доочистке городских сточных вод использовались два типа цеолитов, клиноптилолит и морденит, оба Холинского месторождения. Сточные воды г.Дивногорска, на которых проводились эксперименты имеют повышенное содержание взвешенных веществ, ХПК, имеют место залповые сбросы нефтепродуктов, жиров, меди и цинка. По этим веществам воды г.Дивногорска превышают нормативы предельно-допустимых сбросов. Для определения эффективности использования цеолитов в технологии очистки сточных вод такого состава, опыты в динамических условиях проводились на предварительно очищенных сточных водах, после вторичных отстойников, перед сбросом их в Енисей. Часть экспериментов проводилось на доочищенной путем коагуляции и 1,5 часовым отстаиванием, что позволило более полно использовать сорбционные и ионнообменные свойства цеолитов.

Результаты экспериментов показали, что оба типа цеолитов

клиноптилолит и морденит обладают выраженной ионнообменной активностью по отношению к ионам аммония и металлов. В тоже время было показано, что для более полного удаления из воды ионов металлов и других загрязняющих веществ необходимо увеличить высоту фильтрующего слоя до 2 м. Доочистка сточных вод от ионов металлов осуществляемая на сточных водах прошедших предварительное коагулирование и отстаивание имела более высокие результаты. В этом случае происходило более эффективное и более глубокое удаление ионов из воды. Следовательно на степень эффективности очистки воды влияют находящиеся в сточных водах растворенные, коллоидные и другие соединения как конкурирующие с катионами металлов, так и покрывающие поверхности зерен загрузки и затрудняющие доступ ионов и молекул веществ к порам цеолита.

При использовании цеолитов для очистки сточных вод возможны два технологичесих варианта их применения, в качестве обычного фильтра для снятия высоких концентраций взвешенных веществ, используя высокие технологические характеристики фильтрующих загрузок на их основе, либо в качестве фильтра ионообменника, для снятия высоких концентраций ионов металлов и аммония. При использовании цеолитов для глубокой доочистки сточных вод от ионов металлов и аммония целесообразно их размещение в конце технологической цепи, т.к. взвешенные вещества органического и минерального происхождения покрывая зерна загрузки затрудняют течение ионообменных процессов.

Таким образом показано, что применение природных цеолитов в технологиях очистки питьевой и сточных вод имеет хорошие перспективы с точки зрения гигиенической эффективности их использования для удаления из воды сверхнормативных количеств аммония. Кроме того, выявлены значительные резервы для повышения емкости и гигиенической эффективности этих сорбентов при использовании их в этой области.

Удаление из воды ионов металлов, особенно токсичных, 1 и 2 класса опасности, тяжелых металлов, таких как Ве, Сс1,РЬ,Н^(Си^п, является важной гигиенической задачей, и, пути ее разрешения представляют большой научный и практический интерес.

В качестве модельных металлов нами были взяты: А1,№,Си,Мп,Ре,Со,Ь^,С(1,РЬ,Ве,Ва,5е,8г,8ь Выбор элементов был обусловлен вероятностью попаданиях их в сточные воды при различных производственных процессах, а также опасностью их присутствия в дальнейшем в питьевой воде.

В процессе экспериментов было установлено, что цеолит Холинского месторождения, исследуемый нами, обладает чрезвычайно высокой сорбционной способностью (до 100%), не снижающейся при скорости фильтрования от 2.0 до 7.0 м/час то отношению к №, Сс1, Ре, Бг, РЬ, Си. Полное освобождение воды от ионов этих элементов наблюдалось при содержании их в исходной воде на уровнях 13.6; 3000;

33.3; 4.2; 28.1 ПДК соответственно. Эффективность сорбции Со соответствовала 98.0-99.8% (при С=3.5 ПДК, Р < 0.05) на всех скоростях фильтрования. Несколько хуже сорбировался А1 (100% при скорости 2 м/час и 96.2% при скорости 7.0 м/час, Р<0.05) т.е. при содержании 7.8 ПДК его концентрация снижалась до 0.2 ПДК. Мп удалялся из воды с эффективностью 98.8% и 93.5% при 2 и 7 м/час соответственно, при содержании его в исходном растворе в концентрации равной 17 ПДК, фильтрат соответствовал гигиеническому нормативу. Наименее активно удалялась из воды ртуть. Эффективность ее извлечения из воды при скорости фильтрования 2.0 м/час соответствовала 51.1% и снижалась до 0 при скорости 7 м/час (Р<0.05).

При изучении зависимости сорбции ионов металлов от высоты фильтрующего слоя установлено, что у металлов, по отношению к которым холинский цеолит обладает наибольшей селективность, (№, Сс1, Ре, Бг, РЬ, Си) эта зависимость практически отсутствует. При скорости до 7.0 м/час поглощение успевает произойти полностью при высоте слоя от 0.5 до 2.0 м. Наиболее резко выражена зависимость, несмотря на высокий процент сорбции, между высотой фильтрующего слоя и эффективностью извлечения из воды у тех металлов, по отношению к которым на первом этапе эксперимента цеолит обладал наименьшей эффективностью. Так, эффективность сорбции А1, соответствовавшая при скорости 7.0 м/час и высоте фильтрующего слоя цеолита 2.0 м - 96.15%, при высоте 1.15 и 0.5 м снижалась до 88.7 и 79.5% соответственно. Эффективность удаления ртути была незначительной (близкой к 0) на всех высотах слоя при скорости фильтрования 7.0 м/час.

Результаты исследований показали, что цеолит Холинского месторождения обладает большей гигиенической эффективностью в технологии подготовки питьевой воды чем цеолит Пегасского месторождения. В данном случае наибольшая селективность выражена по отношению к ионам Ре, Си, Бе, удаление этих металлов из воды происходит на уровне 100% при концентрациях равных 29.0; 2.3; 38.0 ДПК соответственно. Очень высока эффективность удаления Со (100% при скорости фильтрования 4.0 м/час и снижение до 99.7% при скорости 12.5 м/час, различия не достоверны), при его исходной концентрации 4 ДПК. Как и в первом случае наименее эффективно использование цеолита оказалось по отношению к ионам ртути. Снижение эффективности удаления ионов №, РЬ, Бг, Сс1, Бе при их содержании в воде на уровне 13.8; 46.6; 4.6; 2700 и 38 ПДК соответственно, происходило в пределах 2.5% вплоть до скорости 12.5 м/час при высоте слоя цеолита 2 м. При изучении влияния высоты фильтрующего слоя на гигиеническую эффективность цеолита подтверждено наличие высокой степени селективности по отношению к ионам металлов. Анализ результатов исследования гигиенической эффективности позволил построить ряд селективности модельных элементов в моделируемых условиях работы

скорого промышленного фильтра при наличии многокомпонентной системы и минимального слоя сорбента. И таким образом определить с гигиенических позиций перспективы использования природных цеолитов на территориях с различными приоритетными загрязнителями природных вод.

Построение изотерм ионного обмена, демонстрирующих влияние высоты фильтрующего слоя, показало различие в количиственных выражениях этого влияния на эффективность удаления различных металлов. Наибольшего количественного выражения влияние высоты слоя достигает у тех металлов, которые в нашем ряду занимают крайне левые места, т.е. наименее эффективно удаляемые.

Визуальные наблюдения за процессом фильтрования выявили явление поверхностной сорбции, формирование слоя сорбтива на зернах загрузки (для железа и меди) и явление автоадсорбции. Это позволяет делать вывод, что количество катионов поглащенных цеолитов из раствора, по отношению к этим металлам не является эквивалентным ионному обмену раствора с цеолитом и может существенно превышать полную динамическую обменную емкость (ПДОЕ). В связи с этим, в случае использования фильтрующих загрузок для целей питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов целесообразно использовать понятие поглотительной емкости, ПЕ (Богданов В.И., Белицкий И.А., 1990). Частным случаем которой является ионообменная емкость (ИОЕ). В нашем случае ПЕ»ИОЕ.

При исследовании цеолита Чугуевского месторождения установлено, что он также обладает большим сорбционным эффектом по отношению к ионам модельных металлов. Однако на всех скоростях фильтрования эффективность этого сорбента ниже чем у цеолитов Холинского и Пегасского месторождений. Так полное удаление ионов происходило только по отношению к свинцу и только на скоростях 2 и 4 м/час. В плотную к этому показателю находится эффективность удаления ионов Сс1 и Си (оба 99%). В целом, процессы сорбции ионов металлов на цеолите Чугуевского месторождения обладающего высокой сорбционной активностью, при изменении различных параметров технологического процесса подтверждают те же закономерности, что и у ранее исследованных цеолитов. Влияние скорости фильтрования на эффективность сорбции большинства модельных элементов (Си, Со, РЬ, Бе, Бг, Ве, Мп) несущественно. Изотермы их сорбции это почти прямые линии расположены в области эффективности близкой к 100%. Значительно более выражено в отношении цеолита Чугуевского месторождения влияния высоты фильтрующего слоя. При высоте фильтрующего слоя 2 м эффективность удаления ионов РЕ, 5е, РЬ была близка к максимальной, а при высоте 0.5 м она составляла всего 65.1; 36.7; 83.2% соответственно.

Более низкие показатели сорбции металлов и заметное влияние

высоты фильтрующего слоя на эффективность удаления их из воды, говорит о невысоких характеристиках фильтрующей загрузки и, соответственно о более низкой санитарной надежности водоочистных сооружений при использовании цеолита Чугуевского месторождения.

Природные цеолиты Пашенского месторождения, исследованные в тех же условиях показали результаты близкие к результатам Чугуевского цеолита. В то же время, цеолит этого месторождения имеет существенные отличия от ранее изученных. Несмотря на то, что полного удаления металлов не происходило, в целом показатели эффективности были высокими по отношению ко всем элементам, от минимальных для Бе (89.7%) и А1 (95.1%), до максимальных для Си (99.9%) и Ре (99.3%). Однако выраженной зависимости эффективности удаления металлов от скорости фильтрования не наблюдалась. Отмечена и другая особенность этого цеолита, отсутствие четко выраженной селективности по отношению к модельным загрязнителям. Высокая эффективность сорбции, при малой селективности, дает основания думать о высокой санитарной надежности фильтрующей загрузки и значительно расширяет возможности использования этого цеолита. Не выявлено большого влияния на эффективность сорбции и высоты фильтрующего слоя. Следовательно дополнительной характеристикой высокой активности цеолита Пашенского месторождения является малая зависимость от высоты фильтрующего слоя при незамещенном катионном составе цеолитовой фракции в фильтрующей загрузке.

При изучении цеолита Сахаптинского месторождения Красноярского края в целом были подтверждены все ранее выявленные закономерности, с естественными различиями в количественных показателях эффективности. По эффективности сорбции целого ряда металлов этот цеолит уступает пегасскому, холинскому и чугуевскому цеолитам. В отличие от Чугуевского здесь также имеет место высокая степень селективности.

Учитывая, что одним из основных параметров, характеризующих сорбционные и технологические свойства природных цеолитов, в том числе и гигиеническую надежность фильтрующих загрузок на их основе, является ионообменная емкость, нами изучалась динамическая обменная емкость цеолита Холинского месторождения по отношению к трем основным тяжелым металлам. Эксперименты проводились с ионами цинка, меди и железа, в однокомпонентных растворах. С наибольшей эффективностью (100% во всех пробах) удалялись из воды ионы цинка, при этом начальная концентрация металла составила 8.0 мг/л. В этих условиях после очистки 230 литров раствора (350 объемов фильтрата) со 100% эффективностью масса металла на 1 г сухого вещества загрузки составила 2.994 мг, после чего эффективность удаления ионов цинка по прежнему составляла 100%.

Эффективность удаления ионов меди в этих условиях была

несколько ниже (мин. 92.0; макс. 96.0%) при исходной концентрации меди в растворе 7.0 мг/л. В то же время гигиеническая эффективность цеолита не снизилась после очистки 444 литров раствора (673 объема фильтра), а масса ионов на загрузке составила 4.94 мг/г сухого вещества.

Эффективность удаления ионов железа была несколь ниже максимальной - 96.6% уже в первых пробах фильтрата. В течение процесса фильтрования происходило заметное снижение эффективности с 96.9% до 74% в конце фильтроцикла. Тем не менее после пропускания 565 объемов фильтра, эффективность удаления железа из раствора с начальной концентрацией 9.02 мг/л, составила 74.8%, а масса ионов на загрузке 4.26 мг на 1 г загрузки.

Таким образом, установлено, что цеолит Холинского месторождения обладает высокой поглотительной емкость по отношению к ионам металлов, на уступающей ДОЕ по отношению к ионам NH+4.

Учитывая, что по отношению к ряду загрязнителей большей эффективностью, а следовательно гигиенической надежностью, обладают моноионные - модифицированные Na+ и Н+ формы цеолитов, была исследована гигиеническая эффективность цеолита Холинского месторождения по отношению к ионам железа. Результаты эксперимента имели противоположный эффект. Гигиеническая эффективность фильтрующей загрузки на основе моноионной - натриевой формы по отношению к ионам железа снизилась почти в 3 раза, с 89-96.6% до 3139%. Это явление легко объяснимое эффектом селективности по отношению к различным металлам, позволило сделать вывод, что для очистки воды от тяжелых металлов целесообразно применять естественные формы цеолитов.

Одним из важнейших аспектов проблемы загрязнения окружающей среды, в частности водоемов, канцерогенными веществами и прежде всего канцерогенными полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ), является изучение возможности удаления их из воды при подаче ее населению для хозяйственно-питьевых целей.

Были отобраны пробы воды из реки Енисей ниже города Красноярска, в районе водозаборных сооружений г,Сосновоборска, пробы подрусловой воды реки Енисей, подаваемой населению для питьевых целей, а также питьевой воды, прошедшей обработку на водоочистных сооружениях г.Сосновоборска. Результаты исследования составили: 0.018 мкг/л, (3.6ПДК); 0.022 мкг/л, (4.4ПДК); 0.011 мкг/л, (2.2ПДК); соответственно местам отбора проб.

Присутствие БП в воде прошедшей обработку, в количестве более 2 ПДК говорит, в первую очередь, о недостаточной барьерной роли водоочистных сооружений по отношению в раствореннным в воде ПАУ.

Предварительно было проведено изучение водных вытяжек для определения реальной миграции БП из цеолита в воду. Ни в одной из

водных вытяжек БП обнаружен не был.

Учитывая, что в доступной нам литературе сведений о сорбционных свойствах фильтрующих загрузок на основе природных цеолитов по отношению к ПАУ не имелось, существовала необходимость принципиального установления наличия этих свойств на примере БП. С этой целью нами был проведен эксперимент в статистических условиях контакта сорбента и БП. Результаты исследования показали, что даже при неблагоприятных условиях контакта, при высоких концентрациях БП в воде, произошло его удаление на уровне 80%.

Эксперимент проводился на цеолите Пегасского месторождения. В дальнейшем исследования сорбционных свойств природных цеолитов проводились в динамических условиях работы медленных и скорых промышленных фильтров. В продолжение первого этапа исследования необходимо было решить следующие задачи: установить принципиальную возможность сорбции БП в динамических условиях, для этого использовались наиболее благоприятные условия работы медленного фильтра; составить представление о прочности связи комплекса цеолит -БП, дать сравнительную характеристику сорбционных свойств естественной и натриевой (моноионной) форм природных цеолитов по отношению к БП; выявить распределение массы сорбированного БП по высоте слоя загрузки, что позволит косвенным путем судить о емкости фильтра по отношению к БП.

При моделировании работы медленных фильтров, эффективность удаления БП из воды достигла максимальных величин, (100% при скорости 0.1 м/час). При этом достоверной разницы между эффективностью натриевой и естественной форм цеолитов не установлено. Это дает основания полагать, что при модификации цеолита, т.е. переводе его в моноионную форму с целью повышения динамической обменной емкости например по отношению к ионам аммония, гигиеническая эффективность фильтрующей загрузки по отношению к БП не снизится. В свою очередь высокая эффективность удаления БП позволила ужесточить в дальнейшем условия экспериментов.

Попытки смыть сорбированный на цеолите БП высокими скоростями воды, имитирующими условия промывки фильтра, показали высокую прочность связи молекул БП с зернами цеолита. Так при концентрации БП в воде на уровне 10800 ПДК и расчетном количестве его на фильтре равном 161.92 мкг, количество смьггого БП соответствовало 0.03% от его общей массы, при рН=9.8. При рН=5.5 ед., количество БП в смыве составило 0.00037%. Это дает основания полагать, что при резком повышении скорости фильтруемой воды исключается возникновение залповых выбросов БП в питьевую воду.

В ходе исследования было установлено, что даже при высоте слоя фильтрующего материала всего 50 см, распределение адсорбата происходит неравномерно, основная масса, более 91% БП содержится в

его верхней трети. Таким образом в условиях работы медленного фильтра для снятия основной массы БП из воды достаточно высоты слоя в 20 см, что говорит о большом запасе гигиенической надежности фильтра.

В дальнейшем был проведен цикл экспериментов позволивших изучить поведение природных цеолитов шести исследуемых месторождений по отношению к БП в режиме скорого и медленного фильтров, в зависимости от скорости фильтрования, высоты фильтрующего слоя, концентрации БП в воде. Было установлено, что в режиме работы медленного фильтра эффективность удаления БП не зависит от скорости фильтрования. Даже при пятикратном превышении регламентируемой строительными нормами и правилами скорости, гигиеническая эффективность загрузки по отношению к БП снижалась всего на 3-5%. Влияние концентрации на эффективность фильтра в этих условиях также мало выражено. В тоже время сверхвысокие концентрации (уровень промышленных сточных вод) снижались в режиме медленных фильтров с эффективностью 88%. Для более полного удаления ПАУ .из воды необходимо предусматривать двух-трех ступенчатые циклы очистки с использованием адсорберов, либо добиваться снижения концентрации за счет увеличения высоты фильтрующего слоя.

В режимах работы скорых промышленных фильтров эффективность сорбционных свойств цеолитов также очень высока. Рассматривая результаты сорбции и показатели исходных концентраций БП, можно утверждать, что в этих условиях применение цеолитов возможно, как в практике хозяйственно-питьевого вдоснабжения, так и в очистке сточных вод содержащих большое количество ПАУ.

Более высокими показателями эффективности обладали цеолиты Пегасского, Холинского и Чугуевского месторождения, цеолиты Сахаптинского и Пашенского месторождений заметно уступали им.

Для изучения влияния посторонних примесей на сорбции БП был проведен эксперимент с использованием Чугуевского цеолита, через который до этого пропускался раствор с высоким содержанием металлов, в т.ч. железа, осевшего на поверхности зерен загрузки .

Таким образом была сделана попытка оценки эффективности адсорбции БП на цеолите при длительном функционировании фильтра, когда ионообменные свойства его значительно снижены.

Результаты исследований показали, что в этом случае эффективность цеолита оставалась на прежнем уровне до 100% на низких скоростях фильтрования, т.е. присутствие на загрузке окислов металлов не влияет на сорбцию БП. Наши выводы соответствуют утверждению Д.Олана и соавт. (Oían J., ParrJ., Mesraos - Kis A., et al.,1988) что при удалении взвешенных частиц, зерна цеолита действуют на центры коагуляции вследствие их анизометрической формы и высокой полярности, которая сочетается с высокой адсорбционной способностью и ионным обменом. Для цеолитов, активированных ионами металлов,

дополнительное улучшение их работы достигается в результате коагуляции, вызванной гидроксидами металлов.

Результаты полученные в этом цикле экспериментов позволили сделать выводы, что наибольшей эффективностью по отношению к БП обладает медленный фильтр, при этом цеолит можно использовать в качестве только верхнего слоя с последующей заменой при чистке фильтра. В условиях реально существующих концентраций БП в воде (8-20 ПДК) возможно его эффективное удаление с доведением содержания в питьевой воде до гигиенических нормативов.

Был поставлен эксперимент, позволяющий провести длительное наблюдение за фильтрующей загрузкой. Исследования показали, что начальная эффективность удаления БП при его концентрации в воде 37.5 мкг/л, при минимальной скорости фильтрования, практически не зависит от диаметра зерна фильтрующей загрузки.

Так средняя эффективность сорбции БП на мелкой фракции цеолита составила по результатам 9 проб 99.67%, средняя эффективность сорбции для фракции +0.63-1.25 мм в этих условиях составила 98.91%. Заметного снижения эффективности в этих условиях не происходило на протяжении 2596 часов (3.6 мес.). После этого колонка с мелким цеолитом оказалась "забитой" механически, что не позволило продолжить эксперимент т.к. прекратился ток воды. Концентрация БП в последней пробе соответствовала 99.76% эффективности сорбции. Колонка с крупной фракцией цеолита работала значительно стабильнее и после отбора проб в течение 2818 часов или 117суток эффективность соответствовала 98.10% без снижения скорости.

В связи с этим было решено значительно увеличить концентрацию БП в фильтруемой воде, что позволило бы ускорить насыщение фильтра. В дальнейшем при отборе проб было отмечено резкое снижение эффективности сорбции. Следовательно, в этих жестких условиях минимальный слой (5 см) загрузки уже не способен обладать защитной фикцией по отношению к БП.

Визуальное наблюдение за изменением состояния фильтрующей загрузки после более чем пятимесячного непрерывного фильтрования позволило заметить налет молекул 3,4 бензпирена на поверхности зерен, особенно в каналах межзернового тока воды.

Результаты проведенного эксперимента и визуального наблюдения позволяют сделать вывод, что сорбция БП на фильтрующей загрузке из цеолита осуществляется по поверхностному типу. А, следовательно, исходя из малых концентраций БП в реальных условиях и чрезвычайно большой поверхности фильтрующей загрузки, фильтр на основе природных цеолитов будет обладать большой поглотительной емкостью и высокой санитарной надежностью по отношению к ПАУ.

В заключение были проведены эксперименты по изучению эффективности использования цеолитов для очистки воды от БП в

реальных условиях водоподготовки.

Эксперименты проводились на опытной установке размещенной на действующих водоочистных сооружениях г. Красноярска и загруженной цеолитами Холинского и Пегасского месторождений.

Опытная установка по всем параметрам моделировала работу существующих на водоочистных сооружениях промышленных скорых фильтров.

Хорошие результаты по удалению из воды БП были достигнуты при использовании цеолитов обоих месторождений. При этом цеолиты Пегасского месторождения показали более высокие результаты. При высоте фильтрующего слоя 150 и 200 см на всех используемых скоростях фильтрования ( от 4 до 8 м/час) эффективность удаления БП соответствовала 100%. При уменьшении высоты фильтрующего слоя снижалась и гигиеническая эффективность фильтра. Так при высоте слоя в 100 см, глубина удаления БП соответствовала 97,0%; 91,0 и 80,2% для скоростей фильтрования воды 4,0; 6,0 и 8,5 м/час соответственно. Гигиеническая эффективность холинского цеолита примерно соответствовала эффективности пегасского , однако полное удаление БП происходило только при высоте фильтрующего слоя не менее 150 см и скорости фильтрования не более 8,5 м/час. Более низкие чем в лабораторных условиях показатели эффективности на низких скоростях фильтрования при малых высотах фильтрующего слоя обусловлены крупным фракционным состатвом материала и большим межзерновым пространством, а также взрыхленностью загрузки вследствие промывок. В этих условиях затруднен контакт с сорбентом.

Проведенное испытание фильтрующих загрузок на полупромышленной установке, подтвердило возможность использования цеолитов для удаления из питьевой воды БП. При этом цеолит Пегасского месторождения показал в этих условиях более высокие и стабильные результаты.

Выявлена зависимость эффективности сорбции от высоты слоя фильтрующей загрузки для всех скоростей фильтрования, так для скорости 4,0 м/час она возрастает с 66,67% до 90,24% при 40 и 200 см слоя загрузки, при скорости 5,5 и 8,5 м/час она возрастает соответственно с 63,2 до 87,4% и с 60,5 до 83,0%. При применяемой на водоочистных сооружениях "Гремячий Лог" высоте слоя загрузки 200+ 10 см эффективность с уменьшением скорости возросла и соответствовала 83,0; 87,4 и 90,2% при скоростях фильтрования 8.5; 5.5; 4.0 м/час. Медленным током воды была удалена находящаяся в фильтре вода и проведена промывка фильтра. Содержание БП в промывных водах составило 0.021±0.004 мкг/л, что вновь указало на высокую прочность связи цеолит-БП.

В последние годы все большую значимость приобретает микробное и вирусное загрязнение воды.

Нами в этом направлении проведено исследование цеолитов, возможности их использования для удаления из воды загрязнителей биологической природы.

При определении эффективности сорбции микроорганизмов исследуемыми образцами цеолитсодержащих пород было установлено, что применение последних в качестве фильтрующих загрузок способно существенно повысить санитарную надежность водоочистных сооружений. Исследованиями установлено, что все образцы обладают различными количественными характеристиками сорбционной активности в равных условиях и неодназначно реагируют на изменение химических и технологических условий при которых идет процесс фильтрования. Максимальные значения эффектифности которых удалось достигнуть в условиях эксперимента соответствуют 98.1% для цеолита Пегасского месторождения, 88.9% для Холинского, 94.12% для Чугуевского и 98.0% для цеолита Анадырьского месторождения. Наиболее эффективным признано использование анадырьского и пегасского цеолитов, незначительно уступает им чугуевский и заметно холинский. Таким образом установлено, что для повышения санитарной надежности водоочистных сооружений по отношению к микробному загрязнению предпочтительно использовать цеолиты первых двух месторождений. Установлено, что эффективность удаления микроорганизмов из воды зависит не только от типа, химического состава цеолита, его структуры, но и от типа микроорганизма. Так максимальная сорбция E.coli цеолитом Анадырьского месторождения соответствовала 98,0%, а Str. faecalis в этих же условиях соответствовала 88.3%. В тоже время показатели эффективности чугуевского цеолита по отношению к этим санитарно-показательным микроорганизмам существенных различий не имеют - 90.78 и 90.93% соответственно. Однако следует отметить, что показатели сорбции этих микроорганизмов с изменением условий меняются не пропорционально. Так при увеличении фракционного состава фильтра с 0.315-0.63 мм до 0.63-1.25 мм произошло снижение сорбции с 90.78 до 84.7% для E.coli (на 6%) и с 90.93 до 78.0% (т.е. на 12%) для Str.faecalis).

Следовательно существует необходимость и возможность выбора сорбента обладающего наибольшим аффинитетом не только по отношению к микробному загрязнению воды, но и к конкретному типу микроорганизма, а также определение условий их использования для этой цели. Это особенно актуально по отношению к регионам где особенно высока инфекционная заболеваемость с участием водного пути передачи возбудителя.

Проведенными исследованиями было также установлено, что на процесс удаления микроорганизмов из воды путем фильтрования на цеолитовом фильтре влияет целый ряд условий и факторов, искусственное сочетание которых может существенно повлиять на результаты, повысить или понизить барьерную функцию водоочистных сооружений. Так кроме

влияния типа микроорганизма изучалось влияние скорости фильтрования на результаты сорбции на всех исследуемых образцах. Как и ожидалось с повышением скорости фильтрования эффективность удаления микроорганизмов снижалась. Для примера рассмотрим влияние скорости фильтрования на удаление санитарно-показательного микроорганизма E.coli М-17 цеолитами Чугуевского и Анадырьского месторождений. В режиме работы медленного фильтра (0,2 м/час) эффективность удаления Е. Coli чугуевским цеолитом мелкой фракции соответствовала 90,29% и не изменялась при повышении скорости до 0,6 м/час (90,78%). Эффективность удаления палочки крупной фракцией соответствовала 85,98; 84,70 и 85,98% при скоростях 0,2; 0,6 и 4,0 м/час соответственно. Удаление Str. faecalis в условиях режима работы медленного фильтра происходило примерно на этом же уровне (91,2 и 90,9%). В тоже время при увеличении диаметра зерен фильтрующей загрузки до 0,63 - 1,25 мм влияние скорости на эти показатели возросло и стало более заметно, чем в случае с кишечной палочкой, в данном случае показатели эффективности составили 82.36; 78.07 и 62.86% при скоростях 0.2; 0.6 и 4.0 м/час соответственно. Данный этап экспериментов демонстрирует сочетанное действие условий: типа микроорганизма, скорости фильтрования, фракционного состава загрузки и типа цеолита. Аналогичное влияние скорости фильтрования заметно для цеолита Анадырьского месторождения. Так эффективность мелкой фракции соответствовала 98.0 и 96.3% в режиме работы медленного фильтра. На крупной фракции удаление Е. Coli происходило на уровне 93.7; 94.3; 65.3%. Как и в случае с чугуевским цеолитом влияние скорости до 4.0 м/час здесь несущественно. При дальнейшем повышении скорости до 8.0 м/час снижении эффективности происходило более заметно - до 65.3%, т.е. на 25.4%.

При изучении влияния и выборе наиболее приемлимого значения водородного показателя, для повышения эффективности удаления микроорганизмов, его влияние выявлено по отношению ко всем исследуемым образцам цеолитов. Например эффективность удаления кишечной палочки цеолитом Анадырьского месторождения соответствовала 88.7; 96.3; 91.3; 82.7% для мелкой фракции, 75.3; 94.3; 70.7; 61.3% для крупной фракции при значениях pH равных 4.0; 5.0; 7.0; и 10.0 единиц соответственно. Эффективность удаления Str. faecalis отмечалась на уровне 70.8; 89.0; 50.4; 22.6% для мелкой фракции и 78.1; 70.8; 21.2; 17.7% при указанных значениях водородного показателя и прочих равных условиях.

Условием однозначно влияющим на эффективность удаления микроорганизмов из воды всеми типами и для всех использованных в исследовании микроорганизмов и вирусов является высота фильтрующего слоя. Так сорбция кишечной палочки цеолитом Анадырьского месторождения соответствовала 73.7; 80.0; 96.3% для мелкой и 43.7; 80.0; 96.3% для крупной фракции при высотах слоя 10; 30 и 50 см.

Эффективность задержки фекального стрептококка соответствовала 66.0; 80.9 и 89.0% для мелкой и 65.9; 67.9; 70.8% для крупной фракции при всех прочих равных условиях. Учитывая, что удаление микроорганизмов из воды происходит на уровне 96.3% для E.coli и 89.0% для Str.faecalis когда высота слоя достигает всего 50 см, становится очевидным превосходство барьерной функции промышленных водоочистных сооружений, где высота слоя фильтрующего материала, как правило, около 2-х метров.

И, как было уже показано, при определенных условиях на барьерную функцию фильтра влияет фракционный состав загрузки. Уменьшение диаметра зерен загрузки приводит соответственно к уменьшению межзернового пространства и улучшает условия контакта микроорганизма и сорбента, делает оптимальными условия для действия электростатических сил, радиус действия которых очень ограничен. Влияние фракционного состава выявлено на всех типах цеолитов для всех модельных микроорганизмов и вирусов. На пегасском цеолите получены результаты соответствующие 97.7; 95.7; 82.5 для фракций 0.315 - 0.63; 0.63 - 1.25; 2.0 - 4.0 мм при прочих равных условиях.

В тоже время анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что чем выше сорбционная активность сорбента по отношению к микроорганизму, чем выше эффективность удаления их естественной формой сорбента по отношению к другим в аналогичной условиях, тем ниже влияние на этот процесс таких технологических условий, как высота фильтрующего слоя, диаметр зерен сорбента, скорость фильтрования.

Результаты нашего исследования достоверно показали различия в сорбционных свойствах цеолитов различных месторождений, т.е. ее звисимость от типа цеолита, строения его кристаллической решетки: клиноптилолит, гейландит, морденит или смеси этих типов цеолитов. В связи с этим возникает необходимость изучения возможности повышения аффинитета сорбента по отношению к микроорганизму путем воздействия на его химический состав, структуру его кристаллической решетки, изменение параметров пористости или соотношения Al/Si. С этой целью использовались два способа модификации образцов цеолита Холинского месторождения. Перевод его в моноионную Na-H-форму путем обработки его раствором NaCl по соответствующей методик и декатионирование с частичным деалюминированием, путем обработки 0,25 N HCl, т.е. перевод в водородную форму. Результаты эксперимента показали существенное влияние этих приемов на изменение сорбционной активности по отношению ко всем типам модельных микроорганизмов: E.coli М - 17, Str. Faecalis и бактериофага Е. coli 0124 (таблица 1). При этом влияние это по отношению к ним оказалось не однозначным. Так сорбция Е. Coli на водородной форме сорбента возросла с 84,5% до 92,5% (на 6,0%) и снизилась на натриевой форме до 75,4% (почти на 10%), разница в

эффективности Ыа+ и Н+ форм составила в этом случае 17,1%. Эффективность удаления фекального стрептококка также возросла - с 85,0% до 95,5%, на водородной форме и снизилась до 52,3% на натриевой, т.е. в данном случае разница между показателем эффективности естественной

Таблица 1

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОРБЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ МИКРООРГАНИЗМОВ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ ЗАГРУЗКОЙ НА ОСНОВЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ Ша , Н) ФОРМ ЦЕОЛИТА ХОЛИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (в %)

Модельный микроорганизм Эффективность собции микроорганизмов

Естественная форма цеолита Модифицированные формы

Н - форма Na - форма

Кишечная палочка М-17 84.5+0.34 92.5+3.01 75.4+2.08

Энтерококк 85.0+0.70 95.5+2.7 52.3±2.04

Бактериофаг 0124 21.3+0.14 82.7+2.9 14.02+1.07

и водородной форм составила +10,5%, а между естественной и натриевой и между водородной и натриевой - 32,7% и -43,2% соответственно (таблица 1).

Однако наибольшее значение модифицирование цеолита оказало на эффективность сорбции бактериофага Е. Coli - 0124. Так при переводе сорбента в водородную форму эффективность сорбции резко возросла с 21,3% до 82,7% (т.е. на 61,4%) и снизилась на натриевой форме до 14,0% (-7,3%). Разница в показателях эффективности Na+ и Н+ форм составила 68,7%. Результаты полученные в этом эксперименте позвоялют сделать вывод о целесообразности использования модифицированной -водородной формы цеолитов, как обладающей наибольшим аффинитетом по отношению ко всем модельным микроорганизмам.

Эффективность удаления различных типов микроорганизмов имеет различные показатели для цеолитсодержащих пород каждого месторождения, что позволяет подбирать сорбент для определенного вида микроорганизма имеющего в данном случае наибольшее санитарно-эпидемиологическое значение.

На показатели эффективности удаления микроорганизмов оказывают влияние не только свойства и характеристики цеолитсодержащей породы: типа цеолита (клиноптилолил, гейландит, морденит или их совместное наличие в породе), содержание цеолита в породе (%), характеристики пор (диаметр входных окон), соотношение Al/Si и другие свойства, но и свойства самих микроорганизмов; наличие

•стрических точек, масса.

При использовании цеолитсодержащих пород для удаления из воды микро-змов возможно значительное повышение эффективности сорбции при переводе юноионную форму ( его модификации). Наибольшей сорбционной активно-зладает водородная форма цеолита, наименьшей натриевая форма. Естествен-рма по эффективности занимает промежуточное положение при условии мо-щии цеолита одного месторождения. В свою очередь модификация цеолита ует завершения технологической цепи подготовки питьевой воды этапами гкацшг и регенерации сорбента и, как следствие, очистки, обеззараживания и ации регенерата и адсорбата.

На эффективность удаления из воды микроорганизмов влияет значение водо-э показателя воды. Максимальные значения достигаются в зоне кислой реак-;ы. В тоже время влияние водородного показателя на эффективность сорбции |рганизмов не равнозначна для цеолитсодержащих пород разных месторожде-о необходимо учитывать при выборе сорбента исходя из местных условий. Одним из безусловно влияющих на санитарную надежность водоочистных ений факторов является высота фильтрующего слоя. При этом принятые ныне ышленных водоочитсных сооружениях высоты 1,8-2,5 м являются достаточ-: в сочетании с другими правильно подобранными условиями обеспечат высо->вень удаления микроорганизмов при использовании в качестве фильтрующей :и цеолитсодержащих пород например Анадырьского и Пегасского месторож-

Эффективность удаления микроорганизмов фильтрующими загрузками на цеолитсодержащих пород зависит от фракционного состава загрузки и скорости ювания, при этом предпочтительными являются мелкие фракции сорбента и

Таблица 2

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОРБЦИИ Е. coli ЦЕОЛИТОМ ПЕГАССКОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ ФИЛЬТРОВАНИЯ И ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА ФИЛЬТРА (в %)

Скорость фильтрования м/час Фракция №1 (0.315-0.63 мм)

% адсорбции микробных клеток количество опытов статистические показатели % адсорбции микробных клеток количество опытов статистические показатели

t Р t Р

0.20 98.9±1.6 10 0.2-0.6 =1.35 <0.01 95.7+5.0 15 0.2-4.0 =2.88 <0.01

0.60 95.5+0.5 10 95.2+5.2 15 0.2-8.0 =1.54 <0.1

4.00 X 86.9±2.2 19 4.0-8.0 =2.38 <0.05

8.00 X 75.9±2.2 19

низкие скорости фильтрования. В тоже время эффективность сорбции микроорганизмов на низкой скорости мелкими или крупными фракций существенных различий не имеет. А наиболее приемлимыми являются скорости до 4 м/час (табл. 2).

Учитывая, что на удаление из воды микроорганизмов влияет множество перечисленных факторов, в том числе и химический состав воды исследования направленные на выбор сорбента для этой цели необходимо проводить с учетом местных условий.

Таблица 3

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАДЕРЖКИ ВИРУСА ПОЛИОМИЕЛИТА МЕЛКОЙ ФРАКЦИЕЙ ЧУГУЕВСКОГО ЦЕОЛИТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЫСОТЫ СЛОЯ И СКОРОСТИ ФИЛЬТРОВАНИЯ

№№ п/п Высота слоя в см Скорость фильтрования м/час Титр вируса в ^ ТЦД 50/мл (М±м) в Эффективность в %

исходной воде фильтрате сорбенте

1 12 0.5 3.47±0.22 0 3.47+0.22 100

2 12 0.06 3.55+0.23 0 3.55+0.23 100

3 12 0.05 3.47+0.22 0 3.47+0.22 100

4 25 0.3 3.47+0.22 0 3.47+0.22 100

5 25 0.25 3.55+0.22 0 3.55+0.22 100

6 25 0.125 3.47+0.22 0 3.47+0.22 100

7 50 0.13 3.47+0.22 0 3.47+0.22 100

8 50 0.08 3.55+0.23 0 3.55+0.23 100

При правильном подборе соответствующего сорбента, его модифицировании, при создании оптимальных технологических и химических параметров будет обеспечено значитеьное повышение санитарной надежности водоочистных сооружений по отношению к микроорганизмам.

Исследования направленные на изучение возможности удаления из воды энтеровирусов проводились по программе аналогичной бактериологическим исследованиям. Было установлено, что все исследованные образцы цео-литсодержащих пород обладают сорбционными свойствами по отношению к вирусу полиомиелита. В тоже время наибольшей активностью отличается цеолит Чугуевского месторождения. Так, например если эффективность удаления вирусов цеолитом Пегасского месторождения для мелкой фракции при

скорости фильтрования 0,6 м/час, высоте слоя 50 см и рН - 5,6 составила 30,7%, холинским цеолитом 60,0%, то фильтрующая загрузка на основе цеолита Чугуевского месторождения удерживала 100% вирусных частиц. При этом аффинитет Чугуевского цеолита настолько выражен, что при указанных выше параметрах эксперимента эффективность удаления вируса неизменно составляла 100% при изменениях рН воды от 4 до 10 единиц скорости фильтрования от 0,1 до 0,5 м/час, концентрации вирусов в воде от 2,47 до 3,64 1§ТЦД50/мл и высоте слоя цеолита от 50 до 12 см (табл. 3). Результаты полученные на этом этапе исследования позволяют сделать вывод, что для удаления из воды вирусов также возможно и необходимо подбирать конкретный сорбент обладающий в определенных условиях наибольшей активностью по отношению к вирусному загрязнению воды. В нашем исследовании предпочтение однозначно должно быть отдано цеолиту Чугуевского месторождения.

Как и в результате бактериологических исследований, при изучении влияния скорости фильтрования на эффективность сорбции вирусов установлено, что это влияние выше у тех цеолитов, аффинитет которых по отношению к вирусу ниже. При этом меньшее влияние скорость оказывает при ее значениях близких к работе медленного фильтра (0,10,2-0,3 м/час). Незначительное влияние скорости на мелкой фракции загрузки заметно возрастает при использовании крупной фракции цеолита. Например удаление вирусов крупной фракцией (0,63 - 1,25 мм) холинского цеолита достигало максимума при скорости близкой скорости работы медленного фильтра (94,11%, при скорости 0,1 м/час) и снижается до 76,4% при повышении скорости в 10 раз, таким образом при малых скоростях фильтрования ее влияние на эффективность удаления вирусов незначительно. При малых скоростях фильтрования незначительно и влияние диаметра частиц сорбента. Мелкая фракция цеолита в аналогичных условиях удерживает при той же скорости 98,3%, а при повышении скорости в 10 раз эффективность снижается до 60,0%. Значительно больше влияние в данном случае оказывает высота фильтрующего слоя. При этом если при высоте слоя 50 см удаление вируса полиомиелита происходило на уровне 93,8%, то при уменьшении слоя в два раза эффективность снизилась еще 33,0%. Комплекс экспериментов с вирусом полиомиелита проведенный на цеолитах в целом подтвердил выводы сделанные на основе экспериментов с другими санитарно-пока-зательными микроорганизмами. В тоже время в связи с высокими сорб-ционными свойствами цеолита Чугуевского месторождения результаты этой серии опытов представляют интерес. Исследования показали, что мелкодисперсная фракция цеолита обладает высокой эффективностью в отношени сорбции вирусов. В данном случае наблюдалась полная задержка вируса во всех случаях независимо от исходной концентрации, рН воды, скорости фильтрования и высоты фильтрующей загрузки в пределах изученных параметров. В дальнейшем изучалась способность

крупнодисперсной фракции задерживать вирусы в зависимости от высоты слоя и скорости фильтрования. Установлено, что эффективность задержки вирусов крупнодисперсной фракцией зависит как от скорости так и от высоты загрузки. Наименьшая эффективность наблюдалась при высокой скорости фильтрования - 8 м/час ( 4,9; 5,5; 7,8 для 12,25 и 50 см высоты слоя). С уменьшением скорости фильтрования до 4 м/час эффективность возрастала до 8,9; 7,6 и 23,9% на прежних высотах фильтра. Дальнейшее снижение скорости до 1 м/час вновь привело к повышению эффективности удаления вирусов до

до 11,5; 23,9 и 35,4% при высоте 12; 25 и 50 см соответственно. Эффективность крупнодисперсной фракции зависит от высоты слоя: чем выше его уровень, тем выше эффективность фильтра. Максимальная эффективность этой фракции (35,4%) наблюдалась при высоте загрузки 50 см и скорости 1 м/час.

Результаты проведенного комплекса вирусологических исследований позволили сделать некоторые выводы дополняющие общую картину процесса взаимодействия природных сорбентов с загрязнителями воды микробиологической природы и выявить его особенности в отношении вирусного загрязнения. Так очевидно, что в отношении вирусного загрязнения воды активность цеолита Чугуевского месторождения резко отличается от прочих. Это делает приоритетным исследования и использование в этих целях именно этого месторождения. Показано, что мелкая и крупная фракция этого сорбента обладают значительно отличающимися сорбционными свойствами в отношении энтеровирусов. Эффективность сорбции вирусов на крупной фракции зависит от высоты слоя и скорости фильтрования воды. Максимальная эффективность наблюдалась (35,4%) при высоте загрузки 50 см и скорости фильтрования 1 м/час. Мелкодисперсная фракция (0.315-0.63 мм) обладает высокой барьерной функцией в отношении энтеровирусов независимо от высоты загрузки, скорости фильтрования и рН исходной воды, использованных в эксперименте. При всех исследованных параметрах фильтрования эффективность задержки вирусов составляла 100%.

Исследование образцов других цеолитов, обладающих меньшей активностью показало, что в целом на процесс сорбции энтеровирусов оказывают влияние те же факторы, что и на сорбцию других санитарно-показательных микроорганизмов. При сочетании оптимальных условий фильтрования возможно достижение высоких результатов удаления вирусов не зависимо от их концентрации в воде.

Таким образом, комплексное гигиеническое исследование природных цеолитов показало, что взаимодействие различных типов цеолитов и их модифицированных форм неоднозначно по отношению к разным классам загрязнителей природных вод. Так естественная форма цеолита Холинского месторождения более активная по отношению к ионам ЫН4+ и металлов, что обусловленно механизмом ионного обмена,

менее активна по отношению к бактериальному загрязнению воды, чем цеолит Пегасского месторождения. Моноионная Н+-форма цеолитов, обладающая повышенной активностью к биологическому загрязнению воды резко снижает возможности ионного обмена по отношению к ЫН4+ и металлам, тогда как перевод естественной формы в Ыа+, повышает барьерную функцию цеолита по отношению к ионам аммония.

Поэтому возможно значительное повышение сорбционных свойств цеолитов путем модификации их естественных форм, увеличение их динамической обменной емкости, поглотительной емкости фильтра и как следствие гигиенической эффективности водоочистных сооружений за счет набора оптимальных технологических режимов.

Разнообразие специфических свойств различных типов и форм цеолитов по отношению к различным классам загрязнителей природных вод позволяет эффективно использовать их для решения конкретных гигиенических задач в области подготовки питьевой воды и санитарной охраны водоемов.

ВЫВОДЫ

1. Природные цеолиты обладают специфическими сорбционны-ми, ионообменными, молекулярно-ситовыми и каталитическими свойствами и могут служить эффективными фильтрующими материалами для очистки природных и сточных вод. При использовании в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов, природные цеолиты по физико-механическим свойствам можно условно разделить на три основные категории: 1 - цеолиты пригодные для использования в водоподготовке без каких-либо ограничений; 2 - цеолиты ограниченно годные, применяемые при соблюдении определенных условий; 3 - цеолиты условно годные, применяемые вынужденно, при отсутствии других более эффективных сорбентов.

2. Эксперименты, проведенные на действующих водоочистных сооружениях показали, что вода, профильтрованная через цеолитовые фильтры отвечает требованиям ГОСТа 2874-82 "Вода питьевая", как по органолептическим, так и по санитарно-химическим показателям. Результаты натурных экспериментов на водоочистных сооружениях г.Красноярска выявили явное преимущество цеолитовых фильтров перед промышленными песчано-керамзитовыми по глубине и стабильности удаления вредных веществ из воды. Уменьшение кратности промывки цеолитовых фильтров, а также сокращение количества необходимых промывных вод дополнительно повышают экономичность их эксплуатации.

3. Природные цеолиты обладают высокой гигиенической эффективностью в отношении сорбции ионов аммония и могут задерживать их до 100% в режиме работы скорого промышленного фильтра. В процессе регенерации сорбента снижения гигиенической эффективности и уменьшения динамической обменной емкости по отношению к ионам аммония не происходит. Эффективность удаления ионов аммония цеолитами раз-

ных месторождений имеет существенные различия. Наиболее эффективны цеолиты Холинского, Чугуевского и Пегасского месторождений.

4. Природные цеолиты с высокой (до 100%) эффективностью извлекают из воды соли тяжелых металлов в режиме работы промышленных скорых фильтров, в том числе I и II классов опасности, РЬ, Сс1, Ве, Си, N1. Наилучшими характеристиками по отношению к ионам металлов обладают цеолиты Холинского, Пегасского и Чугуевского месторождений.

5. Природные цеолиты эффективны при очистке сточных вод с повышенным содержанием ионов меди, железа, цинка. Так при концентрации меди в воде равной 7.0 мг/л, эффективность ее удаления цеолитом Холинского месторождения достигала 96% и не снижалась после очистки 673 объемов фильтра, масса меди при этом составила 4.9 мг на грамм фильтрующего материала. Эффективность удаления железа, при его содержании равном 9.0 мг/л, соответствовала 96.6% и после очистки 565 объемов снизилась до 74.0%, масса железа при этом составила 4.4 мг на грамм цеолита. При фильтровании воды с содержанием цинка на уровне 8.0 мг/л эффективность его удаления остается на уровне 100% из объема равного 350 объемам фильтра и при массе цинка на загрузке 3.0 мг/л. Доочистка от ионов металлов сточных вод прошедших предварительное коагулирование и отстаивание имела более высокие результаты.

6. Экспериментальные и натурные исследования показали высокую эффективность использования природных цеолитов для удаления из воды 3.4 бензпирена. При содержании 3.4 бензпирена в воде в концентрациях близких к реальным (8 - 20 ПДК) обеспечивается глубина ее очистки до соответствия гигиеническим нормативам. Основная масса БП (более 90%) концентрируется в верхнем слое фильтра. Образующийся при контакте комплекс цеолит-БП обладает высокой прочностью связи, что исключает залповый смыв высоких концентраций БП при промывке фильтра.

7. Все исследованные цеолиты обладают сорбционной активностью по отношению к микроорганизмам. Эффективность удаления различных микроорганизмов из воды зависит от типа, химического состава и структуры цеолита, параметров работы водоочистных сооружений, рН среды и свойств микроорганизма. Наилучшими характеристиками по отношению ко всем типам модельных микроорганизмов обладает водородная форма цеолитов, естественные формы цеолитов Пегасского, Холинского, Анадырьского и Чугуевского месторождений при фильтровании контаминированной кишечной палочкой воды обеспечивают эффективность до 98.1; 88.9; 94.1 и 98.0% соответственно.

8. Цеолиты характеризуются выраженной сорбционной активностью по отношению к вирусному загрязнению воды. Наивысшим аффинитетом по отношению к вирусам полиомиелита обладают водородная и

естественная формы цеолита Чугуевского месторождения. При создании оптимальных технологических и химических параметров, эффективность удаления вирусов может достигать 100%, что обеспечивает значительное повышение гигиенической эффективности водоочистных сооружений.

9. На основании результатов комплексного гигиенического исследования сорбционных свойств природных цеолитов по отношению к различным классам загрязняющих веществ, проведенного с использованием модельных и натурных экспериментов, предложена концепция их эффективного использования в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения и санитарной охраны водоемов. Она включает следующие основные этапы гигиенической сертификации природных цеолитов:

- исследования физико-технических свойств фильтрующих материалов;

- гигиеническая оценка влияния цеолитов на органолептические свойства и санитарно-химические показатели воды;

- изучение сорбционной активности цеолитов по отношению к основным загрязнителям вод химической и биологической природы;

- проведение натурных экспериментов с изучением влияния цеолитов на качество питьевой воды в конкретных условиях водоподготов-ки;

- выбор сорбента и его модификации для решения региональных, приоритетных гигиенических задач при водопользовании;

- определение необходимости и условий модификации и регенерации, оптимальных технологических параметров использования сорбента, диаметра зерен загрузки, высоты фильтрующего слоя, скорости фильтрования и т.д.;

- определения назначения и места сорбента в технологической цепи, а также необходимости предварительной подготовки воды;

- обеспечение гигиенической безопасности и охраны окружающей среды при очистке, регенерации и утилизации адсорбата и регенерата.

10. Учитывая дефицит качественных фильтрующих материалов, большие запасы природных цеолитов на территории Российской Федерации и хорошие перспективы их использования, необходима организация системы государственной гигиенической сертификации природных цеолитов, предназначенных для использования в качестве фильтрующих материалов в технологиях получения питьевой воды и очистки сточных вод. Сертификация цеолитов должна проводится в лабораториях, оснащенных для проведения всех перечисленных выше исследований. Окончательное заключение об эффективности использования определенного цеолита для решения конкретной гигиенической задачи требует проведения экспериментов в реальных условиях с фактическим химическим составом природных вод.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Изучение возможности сорбции бактерифагов фильтрующими загрузками на основе природных цеолитов. // Теоретические и прикладные проблемы внедрения природных цеолитов в народном хозяйстве РСФСР. Материалы республиканской конференции. Кемерово, 1988. - С. 83-85.

2. Некоторые гигиенические и социальные проблемы водоснабжения в северных районах Тюменской области. // В сб.: Материалы республиканской конференции "Вопросы гигиены в условиях ускорения научно-технического прогресса". Уфа, 1988. - С. 18-20.

3. Гигиеническая оценка качества воды некоторых крупных рек Тюменской области на участках наибольшего антропогенного воздействия. // В сб.: Материалы научно-практической конференции "Молодые ученые здравоохранению", Новокузнецк, 1989. - С. 15-17.

4. Некоторые результаты изучения возможности очистки питьевой воды цеолитом Пегасского месторождения от бенз(а)пирена. //В сб.: Материалы научно-практической конференции "Молодые ученые здравоохранению", Новокузнецк, 1989. - С. 128-131.

5. Гигиеническая оценка загрязнения окружающей среды в районах освоения Тюменского Севера. / / Экспресс-бюллетень СО АМН СССР, Новосибирск, 1989. - С.73 (с соавт.).

6. Результаты изучения возможности очистки питьевой воды цеолитами от бенз(а)пирена. // В сб.: Материалы всесоюзной конференции "Развитие производительных сил Сибири и задачи ускорения научно-технического прогресса", Новосибирск, 1989. - С. 53-54.

7. Влияние качества водоснабжения на формирование инфекционной заболеваемости на севере Тюменской области. // В сб.: Региональной научно-практической конференции, Новокузнецк, 1989. - С. 128131.

8. Гигиеническая оценка природных цеолитов Холинского месторождения при использовании в практике водоснабжения. / / Материалы региональной конференции "Проблемы экологии человека в Сибири", Новокузнецк, 1990. - Т.2 - С. 69-71.

9. Применение природных цеолитов для очистки питьевой воды от бенз(а)пирена. // Материалы Всесоюзного совещания "Природные цеолиты в народном хозяйстве", Кемерово, 1990. - С. 72-74.

10. Некоторые результаты изучения возможности применения природных цеолитов для очистки воды от металлов. / / Бюллетень СО РАМН N 2, 1991. - С. 68-71.

11. Исследование сорбционных свойств цеолитсодержащих пород Чугуевского месторождения по отношению к микроорганизмам. //

Материалы Всесоюзной конференции "Комплексные гигиенические исследования в районах интенсивного освоения", Новокузнецк, 1991. - С. 103-104 (с соавт.).

12. К вопросу о повышении барьерной роли водоочистных сооружений. // Материалы Всесоюзной конференции "Комплексные гигиенические исследования в районах интенсивного освоения", Новокузнецк, 1991. - Т.2 - С. 102-103 (с соавт.).

13. Ионообменные свойства клиноптилолит-гейландит содержащих пород некоторых месторождений при очистке питьевой воды от аммония. // Материалы Всесоюзной конференции "Комплексные гигиенические исследования в районах интенсивного освоения. Гигиена окружающей Среды", Новокузнецк, 1991. - С. 107-108.

14. Исследования адсорбционных свойств цеолита Холинского месторождения по отношению к микроорганизмам. // Материалы Республиканского совещания "Природные цеолиты России", Новосибирск, 1991.

15. Гигиеническая оценка цеолитов Чугуевского месторождения при подготовке питьевой воды. // Материалы Республиканского совещания "Природные цеолиты России", Новосибирск, 1991.

16. О возможности кондиционирования питьевой воды в условиях децентрализованного водоснабжения. // В сб.: Материалы научно-практической конференции "Комплексные гигиенические исследования здоровья сельского населения Сибири", Барнаул, 1992. - С. 82-83.

17. Гигиеническая оценка рек Тюменского Севера в районе Заполярного газоконденсатного месторождения. // В сб.: Материалы научно-практической конференции "Здоровье человека в Сибири", Новокузнецк, 1993.- С.

18. Гигиеническая оценка природных цеолитов Пашенского месторождения при использовании для получения питьевой воды. // В сб.: Материалы научно-практической конференции "Здоровье человека в Сибири", Новокузнецк, 1993. - С.

19. Барьерная роль фильтрующих материалов на основе природных цеолитов Холинского и Пегасского месторождений по отношению к микроорганизмам при использовании в технологии получения питьевой воды. // Бюллетень СО РАМН, 1993. - Т.Ы 1. - С. 27-33 (с соавт.).

20. Гигиеническое обоснование использования фильтрующих материалов на основе цеолитов Холинского месторождения в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения. // Бюллетень СО РАМН, Новосибирск, 1993. - Т.Ы 1. - С. 34-40.

21. Санитарно-вирусологическая оценка эффективности удаления энтеровирусов из воды с использованием цеолита. / / Гигиена и санитария, 1994, N5, - С. 17-19 (с соавт.).

22. Изучение эффективности удаления микроорганизмов из воды

с использованием цеолитсодержащих пород Анадырьского месторождения. // Гигиена и санитария, 1996, в печати (в соавт.).

23. Комплексное гигиеническое исследование природных цеолитов используемых в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения. / / Гигиена и санитария, 1996, в печати.