КАК ПРИГОТОВИТЬ ХОРОШУЮ ВОДУ: ПОЛИГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИН ВМЕСТО ХЛОРА

Всемирная организация здравоохранения и Организация Объединенных Наций отмечают, что за прошедшие 10-15 лет качество воды в наземных и подземных источниках питьевого водоснабжения существенно ухудшилось, резко возрос уровень ее загрязнения.

Огромное число людей в мире не может получать безопасную питьевую воду и умирает от потребления некачественной воды. Особенно остро проблема безопасности питьевой воды стоит в странах СНГ, где большинство водопроводных станций пользуется водой с высоким уровнем химического и биологического загрязнения, а водоочистные сооружения работают по традиционной технологии - с применением в качестве коагулянта солей алюминия и обеззараживанием воды хлором. При этом оборудование сооружений зачастую по возрасту своему могло бы видеть живого Ленина.

Высокий обеззараживающий потенциал и широкий спектр биоцидного действия позволяет надежно обеззараживать различные типы вод даже при высоких уровнях их биологического и химического загрязнения.

При подготовке водопроводной воды специализированные предприятия используют в основном наземные источники воды, а также подземные воды из поверхностных водоносных горизонтов.

Однако в реках и озерах содержатся твердые взвешенные частицы, растворенные вещества, а также размножается огромное количество микроорганизмов, способных вызывать такие опасные заболевания, как холера, брюшной тиф, дизентерия, не говоря уже о сравнительно безобидных кожных болезнях и болезнях органов дыхания.

Ранее считалось, что вода из подземных горизонтов является абсолютно безопасной и не требует специальной очистки.

На самом деле в водоносные горизонты из почвы проникает много примесей и даже фекальные воды.

Такая вода также может служить источником распространения многих бактериальных и вирусных инфекций, среди которых чаще всего выступают заболевания кишечной группы; особую опасность и сложность при водоподготовке вызывают энтеровирусы, главным образом гепатит.

С начала ХХ века во всем мире хлорирование является основным способом обеззараживания питьевой воды, поскольку снижает концентрацию большинства микроорганизмов до безопасного уровня.

Широкому распространению хлора в технологиях водоподготовки способствовала его эффективность и способность длительное время консервировать уже очищенную воду.

Хлорирование позволяет снизить цветность воды, устранить запах и привкус, уменьшить расход коагулянтов.

Доступность и умеренная стоимость хлора, а также большой опыт работы с этим реагентом обеспечили ему исключительную роль среди реагентов водоподготовки: свыше 90 % водопроводных станций в мире обеззараживают и обесцвечивают воду хлором, расходуя при этом до двух миллионов тонн этого реагента ежегодно.

Однако этот реагент номер один имеет существенные недостатки, главный из которых - высокая токсичность хлора и хлорсодержащих соединений, образующихся при взаимодействии с содержащимися в воде органическими веществами.

Например, при соединении продуктов разложения водорослей и древесины с хлором образуются канцерогенные вещества, а также вещества, вызывающие генные и хромосомные мутации.

В середине 70 х годов ХХ века американские ученые выделили более 300 химических соединений, которые появляются в воде в результате хлорирования, в том числе такие токсичные, как хлороформ, четыреххлористый углерод, бромдихлорметан, дибромхлорметан и даже производные диоксина, относящиеся к категории особо опасных ядов.

Разнообразие образующихся соединений связано с различием физико-химических характеристик воды, источников и условий водоподготовки на водопроводных станциях.

Добавим к этому, что хлорирование природных вод часто сопровождается ухудщением их органолептических свойств, что связывают с образованием хлорированных индольных соединений и хлорфинолов.

Доказано, что загрязненная хлорорганикой вода провоцирует до 75 % болезней человека, среди них пневмония, гастрит, болезни печени, мочевого пузыря, прямой кишки, онкологические заболевания, а также разного рода аллергические реакции; из за постоянного употребления хлорированной воды многие женщины страдают бесплодием.

Употребление загрязненной хлорорганикой водопроводной воды опасно не только для питья: эти вещества способны проникать сквозь неповрежденную кожу в то время, когда человек принимает ванну или душ. Более того, за счет того, что в этом случае площадь взаимодействия поверхности воды с кожей очень велика, количество канцерогенных веществ, попадающих в организм человека, может быть очень существенным.

Следует иметь в виду, что хлор не всесилен и уничтожает далеко не все находящиеся в воде микроорганизмы: он воздействует в основном на вегетативные формы бактерий, не причиняя вреда спорам; грамположительные бактерии более устойчивы к воздействию хлора, чем грамотрицательные.

Хлор не очень активен по отношению к вирусам, не действует на цисты простейших.

Введение в структуру полимерного флокулянта группировок с биоцидными свойствами открывает перспективу создания реагентов нового поколения, в которых соединяются очень важные для технологии водоподготовки функции биоцида и флокулянта.

Активный хлор легко улетучивается из воды, и на пути к потребителю при условии разветвленности сети городских водопроводов концентрация хлора в воде снижается, а вода подвергается вторичному загрязнению за счет размножения микрофлоры и коррозии водопроводных труб.

При превышении установленных норм хлорирования (особенно вблизи станций водоподготовки) в воде образуются тригалоидметаны, которые понижают иммунитет, могут вызывать нарушение обмена веществ и деятельности эндокринной системы, инициировать развитие раковых заболеваний, наследственные изменения, вплоть до врожденных уродств.

На расстоянии же нескольких километров от станции водоподготовки количество бактерий в водопроводной воде может превышать допустимый уровень в сто и даже тысячу раз.

Необходимость транспортировки и хранения в черте города больших запасов жидкого хлора создает большую опасность для города, особенно в современных условиях роста катастроф техногенного характера и повышенной угрозы терроризма.

Если бы при разрушении перекрытия в «Трансвааль­парке» в Москве (14.02.2004) произошло разрушение емкостей с хлором, хранившихся в подвальных помещения аквапарка, то последствия этой трагедии были бы гораздо тяжелее, причем не только для людей, находившихся в тот трагический момент в злополучном помещении.

Сбросы этого вещества и его соединений в окружающую среду представляют экологическую опасность; вокруг водопроводных станций наблюдается сильная загазованность хлором.

Кроме того, хлор оказывает раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей и кожу, повреждает и обесцвечивает материалы, вызывает коррозию металлов: приборы и техника на водопроводных станциях буквально сгорают в его парах.

Попытки видоизменить технологию хлорирования воды существенно не исправили ситуацию.

В свое время прямой хлорирующий агент был заменен такими соединениями, как диоксид хлора и хлорамин, однако обеззараживающий потенциал хлорамина на порядок ниже, чем у активного хлора, препарат абсолютно неактивен против вирусов и простейших, к тому же его активность резко падает при понижении температуры.

Попытки вводить хлор в систему небольшими дозами в 2-3 приема также не увенчались успехом: вместо летучей хлорорганики были получены нелетучие соединения, с которыми труднее бороться и которые представляют еще большую опасность для человека.

Недостаточно эффективными и экономически целесообразными были признаны и способы удаления хлорорганических соединений из воды (продувание воды большими объемами воздуха, использование угольных фильтров и др.).

В последнее время широко обсуждается возможность замены хлора в процессах подготовки питьевой воды на озон.

Высокая биоцидная активность озона, особенно к хлоррезистентным бактериям, спорам, вирусам и цистам простейших, гарантирует высокий уровень обеззараживания воды.

Высокий окислительный потенциал озона позволяет одновременно с обеззараживанием воды снизить ее цветность, содержание железа, марганца, а также устранить запахи и привкусы.

Привлекает также компактность озонаторных установок и возможность автоматизировать процесс обработки воды.

Однако и этот метод имеет существенные недостатки: сам по себе озон более токсичен, чем хлор, а озонирование природных вод с высоким содержанием органических примесей приводит к образованию более токсичных продуктов окисления, чем изначальные загрязнители природных вод.

При озонировании на станциях водоподготовки получают биологически нестабильную воду, что интенсифицирует рост микроорганизмов в сетях распределения.

Из-за того, что озон быстро разлагается в воде и не имеет эффекта длительного действия, в резервуары с очищенной водой приходится опять вводить хлор, хлорирование же предварительно озонированной воды сопровождается образованием еще большего количества токсичных хлорорганических соединений.

В результате указанных недостатков, а также из за высокой энергоемкости процесса, высокой стоимости оборудования, коррозионной активности озона озонирование до сих пор не нашло широкого применения в технологиях водоподготовки даже в экономически развитых странах.

Таким образом, применение реагентов окислителей в технологиях очистки природных вод приводит к значительному загрязнению питьевой воды токсичными химическими веществами - продуктами окисления и хлорирования органических примесей.

Поиск реагентов неокислительного действия для обеззараживания и очистки питьевой воды в локальных и централизованных системах водоснабжения является чрезвычайно актуальной задачей, особенно сейчас, когда качество природных вод резко ухудшилось.

На первом месте здесь должны стоять эффективность реагента в отношении разнообразной микрофлоры и низкая токсичность для человека. Однако выбор подходящих для этой цели дезинфектантов невелик.

В качестве одного из альтернативных методов очистки и обеззараживания воды можно предложить использование разработанного в Институте эколого-технологических проблем водорастворимого препарата на основе полигексаметиленгуанидина гидрохлорида (ПГМГ ГХ) - Антимикробного препарата «Биопаг», который обладает одновременно дезинфицирующими и флокулирующими свойствами. Для того чтобы понять роль ПГМГ ГХ в водоподготовке, рассмотрим процесс очистки воды.

Этот процесс включает три основные стадии: коагуляция, флокуляция и обеззараживание.

В качестве коагулянтов чаще всего используют соли алюминия (сульфат, оксисульфат, оксихлорид), соли железа или их смеси.

При добавлении солей в воду происходит их гидролиз и образуется нерастворимый гидроксид в виде коллоидных частиц с высоко развитой поверхностью.

На поверхности коллоидных частиц адсорбируются имеющиеся в воде взвешенные примеси и значительная часть растворимых веществ.

Под их действием коллоидные частицы укрупняются, утяжеляются и оседают в виде хлопьев на дно, увлекая за собой адсорбированные примеси, осветляя и очищая воду.

Желаемый результат может быть достигнут только в том случае, если формируются коллоидные частицы с высоко развитой поверхностью, которые хорошо адсорбируют примеси и полностью оседают на дно.

В противном случае мелкие коллоидные частицы остаются в воде во взвешенном состоянии, проходят сквозь фильтры и попадают в водопроводную сеть.

Очищенная вода получается мутной, окрашенной и содержит остаточное небезопасное количество коагулянта (алюминия), крайне вредного для человеческого организма.

Для улучшения процесса коагуляции в воду добавляют вспомогательные вещества - флокулянты, которые дополнительно «садятся» на коллоидные частицы, уплотняют и утяжеляют их, способствуют агрегации частиц, седиментации хлопьев и отделению их на стадии фильтрации воды.

Полигуанидиновые реагенты способствуют снижению интенсивности биокоррозии оборудования и гидротехнических сооружений станций водоподготовки.

В качестве флокулянтов используют неорганические вещества (кремневую кислоту) или водорастворимые полимеры, которыми чаще всего служат катионные поверхностно активные вещества, например полиакриламид, поли-N’N-диметил­N’N-диаллиламмоний хлорид (ВПК-402) и др.

Однако в очищенной и осветленной коагулянтом и флокулянтом воде остаются и размножаются разнообразные микроорганизмы, поэтому воду обрабатывают биоцидными веществами, в основном окислителями, о которых говорилось выше.

Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (Биопаг) - это водорастворимый полимер, который, так же как полиакриламид и ВПК-402, является катионным поверхностно-активным веществом, благодаря чему он выполняет роль флокулянта.

Но одновременно Биопаг является и высоко эффективным дезинфектантом с широким спектром биоцидного действия, поскольку содержит в своем составе гуанидиновую группировку, являющуюся активным началом многих природных и синтетических антисептиков и лекарственных веществ.

В воде ПГМГ ГХ  эффективно подавляет различные виды микроорганизмов: грамположительные и грамотрицательные бактерии (включая микобактерии туберкулеза), вирусы, разного рода грибы, дрожжи, плесени, водоросли, причем сохраняет высокую эффективность в диапазоне температур 0-30° С и при рН 6-9.

В отличие от хлора и озона ПГМГ не является окислителем, механизм его биоцидного действия на микроорганизмы иной.

По своим физическим свойствам антимикробный препарат Биопаг очень удобен в применении – это хорошо растворимое в воде вещество, стабильное и безопасное при хранении (срок испытания 15 лет), не имеет цвета и запаха.

В дозах, необходимых для технологии очистки воды, Биопаг не имеет привкуса, не токсичен для человека, животных и гидробионтов, безопасен в экологическом отношении: попадая на дно водоема, он разлагается на простые, нетоксичные вещества под влиянием активного ила.

Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид совместим с другими реагентами, которые используются в технологии обработки воды, и может применяться в существующих технологических схемах водоподготовки без существенной реконструкции очистных сооружений, при этом он не вызывает коррозию металлов, не требует сложного специального оборудования.

Выраженная флокулирующая способность ПАГов дает возможность решать проблемы снижения мутности, содержания остаточного алюминия в очищенной воде и сокращения расхода коагулянтов в процессах водоочистки.

Широкомасштабные испытания препарата «Биопаг» в процессе водоподготовки уже много лет проводится на Украине в научно-исследовательских лабораториях и лабораториях водопроводных станций Киева, Житомира, Винницы.

Эти испытания показали, что Биопаг успешно очищает и обеззараживает воду как в присутствии коагулянта, так и без него.

Успех зависит от качества природной воды, которое меняется в течение года, правильного выбора дозы реагента, а также экспозиции, которая меняется обратно пропорционально дозе.

Низкая токсичность, устойчивость ПАГов и их рабочих растворов обеспечивает экологическую безопасность для окружающей среды и в рабочей зоне станций водоподготовки, а также при хранении и транспортировке.

Опыт работы Деснянской станции очистки воды показал, что при правильном выборе режима обработки получается очень качественная вода, поскольку Биопаг позволяет удалить гумусовые соединения, продукты жизнедеятельности микроорганизмов, обитающих в водоемах, а также связывает в нерастворимые комплексы соли тяжелых металлов.

Полученная после такой очистки вода по вкусу полностью похожа на родниковую воду и отвечает всем стандартам: общее микробное число (ОМЧ) составляет 2-4 КОЕ (норма до 100 КОЕ), остаточное содержание железа - 0,16 мг/л (норма 0,48 мг/л).

В процессе работы опытной установки по очистке речной воды непрерывно более года на ее оборудовании не обнаружено следов слизи или биообрастания, а также химической коррозии.

Остаточное количество ПГМГ ГХ в очищенной воде не превышает установленное для этого препарата значения предельно допустимой концентрации (ПДК), хотя исходное количество препарата, используемое для обеззараживания воды, должно быть значительно выше ПДК.

Дело в том, что полигексаметиленгуанидин гидрохлорид является мощным комплексообразователем и вступает в реакции межмолекулярного взаимодействия с органическими и неорганическими компонентами природных вод; в результате этих реакций значительная часть реагента связывается с флокулирующими примесями и остается на фильтрах.

Концентрация сохраняющегося в воде Биопага достаточна для консервации очищенной воды.

Разработанный в Институте эколого-технологических проблем антимикробный препарат «Биопаг» запатентован в качестве биоцидной субстанций, зарегистрирован Роспотребнадзором РФ, разрешен для обеззараживания воды технического и питьевого назначения.

Препарат «Биопаг» надежно обеззараживает не только питьевую воду, но также воду плавательных и лечебных бассейнов, где эффективно подавляет синегнойную инфекцию, устойчивую к действию хлора, при этом, в отличие от хлора, он не вызывают у людей аллергических реакций, не оказывает раздражающего действия на кожные покровы - напротив, вызывает заживление ран и царапин.

На базе водорастворимых биоцидных препаратов в Институте разработаны также водостойкие формы препаратов - органорастворимый лак Септопаг и органоминеральный сорбент Цеопаг.

Лак Септопаг содержит Биопаг, химически связанный с пленкообразующей основой; наносится на поверхность в виде водостойкого полимерного покрытия, сохраняющего биоцидные свойства ПГМГ ГХ и при этом не выделяющего в воду биоцида.

Такое покрытие предотвращает биообрастание поверхностей, длительное время эксплуатирующихся в контакте с водой, а также антисептирует воду в объеме сосуда; срок его действия по предварительным данным составляет 10-12 месяцев.

Лак предназначен для длительной защиты оборудования, емкостей для хранения и транспортировки питьевой воды, а также для консервации воды, в том числе питьевой.

Органоминеральный сорбент Цеопаг представляет собой насыпной материал (цеолит), обладающий одновременно биоцидными, катионообменными и анионообменными свойствами.

При прохождении через слой Цеопага вода одновременно обеззараживается и обессоливается.

В настоящее время специалисты Института продолжают создавать и испытывать новые биоцидные препараты с ценными свойствами и разнообразными характеристиками.

  • Russian to English Russian to German Russian to French Russian to Spanish Russian to Italian Russian to Japanese

Часть информации на сайте получена из открытых источников. Основа ВикипедиЯ. | Пожалуйста, внимательно прочитайте эту страницу! |