всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Очистка и обеззараживание воды естественным солнечным излучением в железо-персульфатной системе

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 11 за 2017 год, стр. 113-118.
Рубрика: Технологии промышленной и бытовой очистки вод

 

Гаркушева Н.М. кандидат биологических наук, ведущий инженер лаборатории инженерной экологии, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН
Попова С.А. кандидат биологических наук, ведущий инженер лаборатории инженерной экологии, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН
Загибалова К.М. магистрант 1 года обучения, ФГБОУ ВО Бурятская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Р. Филиппова
Матафонова Г.Г. доктор химических наук, старший научный сотрудник лаборатории инженерной экологии, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН
Батоев В.Б. доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории инженерной экологии, ФГБУН Байкальский институт природопользования СО РАН

Аннотация:
В работе рассмотрена задача одновременной очистки и обеззараживания природных и хозяйственно-бытовых сточных вод с использованием солар-индуцированных комбинированных окислительных процессов. На примере гербицида атразина и кишечной палочки Escherichia coli изучены кинетические закономерности как раздельных, так и совместных процессов деструкции и инактивации в различных водных матрицах (деионизованной воде — ДВ, природной воде — ПВ и очищенной сточной воде — ОСВ) в железо-персульфатной системе, активированной естественным солнечным излучением {Solar/Fe2+/S2O82-}. Выявлено, что во всех матрицах присутствие бактериальных клеток оказало ингибирующее влияние на скорость деструкции атразина, снижая константы скорости его разложения на один порядок.
При этом дозы поглощенной солнечной энергии (QУФА) для разложения 90% атразина в ДВ, ПВ и ОСВ составили 5,2, 5,7 и 9,2 кДж/л, соответственно. Напротив, присутствие атразина в ПВ и ОСВ не оказало негативного влияния на скорости инактивации E. coli. При этом была достигнута инактивация 95% клеток (снижение на ~1.5 порядка) при дозах QУФА в 4-6 кДж/л, что сравнимо с литературными данными об инактивации E. coli в других окислительных системах. Предложен комбинированный метод совместной деструкции микрополлютантов и инактивации патогенной микрофлоры естественным солнечным излучением в железо-персульфатной системе {Solar/Fe2+/S2O82-}.

Ключевые слова: обеззараживание, очистка, природные и сточные воды, солнечное излучение

Ссылка для цитирования:
Гаркушева Н.М., Попова С.А., Загибалова К.М., Матафонова Г.Г., Батоев В.Б. Очистка и обеззараживание воды естественным солнечным излучением в железо-персульфатной системе // Вода: химия и экология. — 2017. — № 11. — c. 113-118. — http://watchemec.ru/article/28827/

Литература:
1. Гетьман М.А. Лекарственные средства в окружающей среде / М.А. Гетьман, И.А. Наркевич // Ремедиум. 2013. №2. С. 50-54.
2. Аджиенко Г.В. Органические микрозагрязнители — опасность для живых организмов / Г.В. Аджиенко, Е.В. Веницианов // Вода: химия и экология. 2015. № 2. С. 31-40.
3. Oh W.-Da. Generation of sulfate radical through heterogeneous catalysis for organic contaminants removal: Current development, challenges and prospects / W.-Da Oh, Zh. Dong, T.-T. Lim // Appl. Catal. B. 2016. №194. P. 169-201.
4. Matzek L.W. Activated persulfate for organic chemical degradation: A review / L.W. Matzek, K.E. Carter // Chemosphere. 2016. №151. P. 178-188.
5. Tsydenova O. Solar-enhanced advanced oxidation processes for water treatment: Simultaneous removal of pathogens and chemical pollutants / O. Tsydenova, V. Batoev, A. Batoeva // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2015. №12. P. 9542-9561.
6. Garkusheva N. Simultaneous atrazine degradation and E. coli inactivation by simulated solar photo-Fenton-like process using persulfate / N. Garkusheva, G. Matafonova, I. Tsenter, S. Beck,
V. Batoev, K. Linden // J. Env. Sci. Health A, 2017. №52, P. 849-855.
7. Хандархаева М.С. Фотоактивация процесса окисления п-хлорфенола в водных растворах / М.С. Хандархаева, А.А. Батоева, Д.Г. Асеев, М.Р. Сизых // Журн. прикл. хим. 2015. Т. 88. № 10. С. 1420-1426.
8. Malato S. Degradation of imidacloprid in water by photo-Fenton and TiO2 photocatalysis at a solar pilot plant: a comparative study / S. Malato, J. Caceres, A. Agüera, M. Mezcua, J. Hernando, J. Vial, A.R. Fernández-Alba // Environ. Sci. Technol. 2001. №35. P. 4359-4366.
9. Moncayo-Lasso A. The detrimental influence of bacteria (E. coli, Shigella and Salmonella) on the degradation of organic compounds (and vice versa) in TiO2 photocatalysis and near-neutral photo-Fenton processes under simulated solar light / A. Moncayo-Lasso, L.E. Mora-Arismendi, J.A. Rengifo-Herrera, J. Sanabria, N. Benítez, C. Pulgarin // Photochem. Photobiol. Sci. 2012, №11. P. 821-827.
10. Dong M.M. Photochemical formation of hydroxyl radical from effluent organic matter / M.M. Dong, F.L. Rosario-Ortiz // Environ. Sci. Technol. 2012. №46. P. 3788-3794.
11. Rodríguez-Chueca J. Disinfection of real and simulated urban wastewater effluents using a mild solar photo-Fenton / J. Rodríguez-Chueca, M.I. Polo-López, R. Mosteo, M.P. Ormad, P. Fernández Ibáñez // Appl. Catal. B. 2014, №150-151, P. 619- 629.
12. Rincón A.-G. Field solar E. coli inactivation in the absence and presence of TiO2: is UV solar dose an appropriate parameter for standardization of water solar disinfection? / A.-G. Rincón, C. Pulgarin // Solar Energy. 2004. №77. P. 635-648.
13. Rincón A.-G. Fe3+ and TiO2 solar-light-assisted inactivation of E. coli at field scale. Implications in solar disinfection at low temperature of large quantities of water / A.-G. Rincón, C. Pulgarin // Catal. Today. 2007. №122. P. 128-136.
14. Fernández P. Water disinfection by solar photocatalysis using compound parabolic reactors
/ P. Fernández, J. Blanco, C. Sichel, S. Malato // Catal. Today. 2005. №101. P. 345-352.
15. Sichel C. Effect of UV solar intensity and dose on the photocatalytic disinfection of bacteria and fungi / C. Sichel, J. Tello, M. de Cara, P. Fernández-Ibáñez // Catal. Today. 2007. №129. P. 152-160.
16. Helali S. Solar photocatalysis: A green technology for E. coli contaminated water disinfection. Effect of concentration and different types of suspended catalyst / S. Helali, M. Inmaculada Polo-López, P. Fernández-Ibáñez, B. Ohtani, F. Amano, S. Malato, C. Guillard // J. Photochem. Photobiol A 2014. №276. P. 31-40.
17. Maldonado M.I. Photocatalytic degradation of EU priority substances: A comparison between TiO2 and Fenton plus photo-Fenton in a solar pilot plant / M.I. Maldonado, P.C. Passarinho, I. Oller, W. Gernjak, P. Fernández, J. Blanco, S. Malato // J. Photochem. Photobiol. 2007. №185. P. 354-363.