Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров
Изучены закономерности удаления биопленки и других адсорбированных веществ с активного угля фильтров, используемых для доочистки воды. Установлено, что максимальное удаление загрязняющих веществ достигается при двухэтапной обработке вначале раствором 1 М NaOH, а затем 0,85 %-ным ратвором NaCl – до 0...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Химия и технология воды |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130752 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров / Н.А. Клименко, Г.М. Здоровенко, И.А. Шевчук, Л.Р. Решетняк, И.Ю. Рой, Л.К. Патюк // Химия и технология воды. — 2013. — Т. 35, № 1. — С. 76-87. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859853608287207424 |
|---|---|
| author | Клименко, Н.А. Здоровенко, Г.М. Шевчук, И.А. Решетняк, Л.Р. Рой, И.Ю. Патюк, Л.К. |
| author_facet | Клименко, Н.А. Здоровенко, Г.М. Шевчук, И.А. Решетняк, Л.Р. Рой, И.Ю. Патюк, Л.К. |
| citation_txt | Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров / Н.А. Клименко, Г.М. Здоровенко, И.А. Шевчук, Л.Р. Решетняк, И.Ю. Рой, Л.К. Патюк // Химия и технология воды. — 2013. — Т. 35, № 1. — С. 76-87. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Химия и технология воды |
| description | Изучены закономерности удаления биопленки и других адсорбированных веществ с активного угля фильтров, используемых для доочистки воды. Установлено, что максимальное удаление загрязняющих веществ достигается при двухэтапной обработке вначале раствором 1 М NaOH, а затем 0,85 %-ным ратвором NaCl – до 0,18 г/100 см³ нерастворимых веществ и до 160 мг/см³ по общему органического углероду. Для деиммобилизации живой биомассы наиболее эффективным было применение 0,85 %-ного раствора NaCl после раствора Рингера – вымывалось до 310 КОЕ/см³.
Досліджено закономірності видалення біоплівки та інших адсорбованих речовин з активованого вугілля фільтрів, що використовуються для доочищення води. Встановлено, що максимальне видалення забруднюючих речовин досягається за двоетапної обробки спочатку розчином 1 М NaOH, а потім 0,85 %-ним розчином NaCl – до 0,18 г/100см³ нерозчинних речовин і до 160 мг/см³ за загальним органічним вуглецем. Для деіммобілізації живої біомаси найбільш ефективним є застосування 0,85 %-ного розчину NaCl після розчину Рінгера – вимивалось до 310 КУО/см³.
Principles of biofilm and other pollutants removal from activated carbon filters used for water purification were studied. It is established the maximum removal of pollutants is reached at a two-stage process beginning with 1M NaOH and then 0,85 % NaCl – up to 0,18 g/100 cm³ of insoluble substances and up to 160 mg/cm³ by a total organic carbon. Most effective for living biomass removal is using of 0,85 % NaCl after Ringer’s solution – up to 310 KFU/sm3 is washed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:42:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
76 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1
Н.А. КЛИМЕНКО, Г.М. ЗДОРОВЕНКО, И.А. ШЕВЧУК, Л.Р. РЕШЕТНЯК,
И.Ю. РОЙ, Л.К. ПАТЮК, 2013
УДК 628.196:579.262
Н.А. Клименко, Г.М. Здоровенко, И.А. Шевчук,
Л.Р. Решетняк, И.Ю. Рой, Л.К. Патюк
УДАЛЕНИЕ БИОПЛЕНКИ С АКТИВНЫХ УГЛЕЙ ПРИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ
АДСОРБЦИОННЫХ ФИЛЬТРОВ
Институт коллоидной химии и химии воды
им. А. В. Думанского НАН Украины, г. Киев
Изучены закономерности удаления биопленки и других адсорбированных ве-
ществ с активного угля фильтров, используемых для доочистки воды. Уста-
новлено, что максимальное удаление загрязняющих веществ достигается при
двухэтапной обработке вначале раствором 1 М NaOH, а затем 0,85 %-ным
ратвором NaCl – до 0,18 г/100 см3 нерастворимых веществ и до 160 мг/см3 по
общему органического углероду. Для деиммобилизации живой биомассы наи-
более эффективным было применение 0,85 %-ного раствора NaCl после ра-
створа Рингера – вымывалось до 310 КОЕ/см3.
Ключевые слова: активный уголь, бактерии, биопленка, деиммобилизация.
Введение. Для многих отраслей промышленности, особенно пище-
вой, питьевая вода является исходным сырьем, к которому предъявляют-
ся специфические требования. Использование высококачественной воды
особенно важно при производстве специальных напитков. Так, вода для
пивоварения должна обладать качествами питьевой воды в соответствии
с действующими нормативами (ДСанПіН 2.2.4-400-10) [1]. Кроме того,
она должна соответствовать ряду специфических для пивоваренной про-
мышленности технологических требований, соблюдение которых ока-
зывает положительное влияние на процесс приготовления пива. Эти по-
казатели являются более жесткими по сравнению с нормативами питьевой
воды, и, в первую очередь, касаются водородного показателя воды (рН
6 – 6,5), щелочности (не более 0,5 – 1,5 мг-экв/дм3), жесткости (не более
2 – 4 мг-экв/дм3), содержания хлоридов, сульфатов, нитратов, железа, мар-
ганца и др. [2]. Что касается микробиологических показателей, то общее
микробное число должно составлять не более 100 при 22°С (или 20 при
37°С), а коли-индекс – не более 3 или 0 при указанной температуре.
Известно, что качество водопроводной воды, прошедшей коммуни-
кационные сети, часто не соответствует требованиям нормативных до-
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1 77
кументов, в связи с чем необходима дополнительная очистка для исполь-
зования ее в качестве сырья.
Угольные фильтры являются одним из наиболее эффективных инст-
рументов по доочистке воды. Однако достижение необходимого качества
воды лимитируется несколькими обстоятельствами. При фильтровании
воды фильтрующая загрузка задерживает взвешенные частицы, сорби-
рует растворенные органические и неорганические вещества и микроор-
ганизмы. Практически с первых дней работы фильтра частицы активно-
го угля (АУ) подвергаются микробной колонизации, что может привести
к образованию значительных биопленок. Такая биологическая актива-
ция гранулированного активного угля (ГАУ), с одной стороны, увеличи-
вает его срок службы, способствует более эффективному удалению из
воды вредных примесей вследствие биорегенерации [3]. С другой сторо-
ны, по мере увеличения массы биопленки происходит срыв отдельных
ее фрагментов, а также физиологически регулируемое высвобождение в
воду живых бактериальных клеток. Это, естественно, нежелательно для
последующих технологических процессов как в пивоваренной, так и в
других отраслях производства с использованием воды в качестве сырья.
Таким образом, фильтры с ГАУ при неправильной эксплуатации могут
служить источником постоянной микробной контаминации системы во-
доподготовки.
Биопленки, развивающиеся на ГАУ или любой другой биотической
или абиотической поверхности, представляют собой структурированные
сообщества бактериальных клеток, включенных в полимерный матрикс
[4]. Полимерный матрикс – это сложная, чрезвычайно гидратированная
среда, содержащая протеины, полисахариды и нуклеиновые кислоты [5].
Он выполняет структурную функцию, трофическую, барьерную, а также
создает для клеток защищенную микросреду [4, 6, 7]. Благодаря всем
этим свойствам биопленки обладают чрезвычайной устойчивостью, и по-
этому необходима разработка методов управления свойствами биоплен-
ки, а именно повышение или угнетение ее развития и создание эффек-
тивных методов удаления из загрузки фильтра.
Цель данной работы – исследование эффективности деиммобилиза-
ции нативных биопленок из активного угля промышленных фильтров
пивоваренного производства, используемых для доочистки водопровод-
ной воды; прогнозирование рациональных условий работы фильтра, а
также возобновление его адсорбционных свойств.
Методика эксперимента. Исследовали образцы двух марок ГАУ
(Silcarbon, Filtrasorb), отобранных на различных глубинах фильтрующе-
го слоя загрузки угольного фильтра. На фильтр поступала вода из город-
ского водопровода, соответствующая нормативным требованиям к пить-
евой воде, прошедшая доочистку на песчаных фильтрах и содержащая
78 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1
0,2 – 0,4 мг/дм3 активного остаточного хлора. Условия эксплуатации уголь-
ного фильтра: марка угля/высота фильтрующего слоя – верхний слой
Silcarbon K-835/0,75 м, нижний слой Filtrasorb 400/0,65 м; площадь
фильтра – 5 м2; скорость фильтрования – 8 м/ч. Режим температурной
дезинфекции (санации): обратная промывка – 600 с; расход – 150 м3/ч;
подогрев до 95°С – 2,5 ч при рециркуляции горячей воды со скоростью
5 м/ч; охлаждение – до 35°С; повторная обратная промывка – 600 с. Пе-
риодичность дезинфекции – один раз в 7 – 14 сут. Образцы для анализа
отобраны через трое суток эксплуатации фильтра после проведения тем-
пературной санации.
Silcarbon K-835 получают из скорлупы кокосового ореха, а Filtra-
sorb 400 – из битуминозного угля путем термической активации водяным
паром. Характеристики обоих углей приведены в табл. 1.
Таблица 1. Характеристики активных углей, загруженных в промыш-
ленные фильтры пивоваренного производства
Активный уголь
Параметр
Silcarbon K-835 Filtrasorb 400
Йодное число, мг/г – –
Эффективный размер
гранул, мм
0,5 l – 2,5 0,55 – 0,75
Влажность, % 5 2
Эффективная удельная
поверхность, м2/г
950 – 1050 950 – 1100
Эксперименты по анализу смывов проводили в двух направлениях и
каждый опыт в трех повторностях. В первой серии опытов смывали и
затем анализировали накопившиеся в толще фильтра нерастворимые ве-
щества. Для этого навески влажного АУ по 10 г из разных по высоте
фильтра точек отбора (0; 0,5 и 1 м) заливали по 100 дм3 раствором 1 М
NaOH, раствором Рингера (8,6 г NaCl, 0,33 г CaCl
2
и 0,3 г KCl в 1 дм3
воды) в разведении 1:4, 0,85 %-ным раствором NaCl и дистиллирован-
ной водой. Навеску АУ встряхивали с раствором в течение 40 мин, от-
стаивали 2 – 5 мин, надосадочную жидкость сливали и фильтровали че-
рез бумажный обеззоленный и предварительно взвешенный фильтр.
Далее фильтр с полученным осадком высушивали и взвешивали. По раз-
нице массы высушенного фильтра с осадком и предварительно высушен-
ного фильтра определяли количество нерастворимых соединений, нако-
пившихся в толще фильтра АУ. В полученном фильтрате определяли
количество углеводов (реакцией с фенолом и серной кислотой [8,9]) и
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1 79
общего органического углерода (ООУ) методом каталитического сжига-
ния при 800°С на приборе Shimadzu ТОС-V CSN. Навески АУ после отде-
ления надосадочной жидкости повторно заливали по 100 дм3 растворами
0,85%-ного NaCl или 1 М NaOH и проводили процедуры, описанные выше.
В другой серии опытов при соблюдении стерильных условий навес-
ки АУ по 1 г (также отобранные на высоте 0; 0,5 и 1 м) заливали по 25 дм3
растворами Рингера, NaOH и NaCl, состав и концентрации которых опи-
саны выше. Залитые образцы АУ выдерживали 30, затем встряхивали
40 и отстаивали 2 – 5 мин. Надосадочную жидкость сливали и определя-
ли в ней количество живых бактерий, растущих на мясо-пептонном ага-
ре (МПА). Образцы АУ повторно заливали 0,85 %-ным раствором NaCl
(25 дм3) и обрабатывали так же, как и при первом смыве. В надосадочной
жидкости определяли количество живых бактериальных клеток. В обо-
их случаях для этого в чашки Петри вносили по 1 см3 надосадочной жид-
кости и заливали МПА (глубинный метод). Количество живых микроб-
ных клеток оценивали путем прямого подсчета колониеобразующих единиц
(КОЕ) через 24 ч культивирования при 37°С [10].
Результаты и их обсуждение. В первой серии опытов была оценена
эффективность растворов Рингера, NaOH и NaCl (состав и концентра-
ция описаны выше), а также дистилированной воды по вымыванию из
АУ фильтров твердой фазы. Эта нерастворимая фаза может содержать
взвесь, характерную для водопроводной воды после ее транспортировки
и задержанную в слое угля, а именно продукты гидролиза коагулянта, ча-
стицы глиняной взвеси и продукты коррозии. Кроме этого, поскольку в
толще АУ и коммуникационных сетях существуют благоприятные усло-
вия для бактериального роста (Т >15°С и концентрация органического
субстрата > 0,25 мгС/дм3 [11]), в вымытой элюентами твердой фазе так-
же могут присутствовать фрагменты биопленки и отдельные микробные
клетки.
На рис. 1 показана эффективность вымывания нерастворимой фазы
с загрузки фильтра на разной высоте и различными элюентами. Видно,
что наиболее сильным элюентом является раствор 1М NaOH – количе-
ство вымытого нерастворимого осадка с проб АУ, отобранных на повер-
хности фильтра и с глубины 0,5 и 1,0 м, составляет соответственно 0,35;
0,39 и 0,52 г/100см3. Количество вымытого осадка растворами Рингера, NaCl
и дистиллированной водой приблизительно одинаковое (0,04 – 0,06 г/100см3)
и не зависит от высоты отбора пробы АУ. Из данных по обработке актив-
ного угля раствором 1М NaOH следует, что наибольшее количество вы-
мытых частиц твердой фазы соответствует самому нижнему слою заг-
рузки фильтра. Это свидетельствует о фронтальной отработке слоя
фильтрующей загрузки в соответствии с теорией Минца и исчерпании
задерживающей способности загрузки.
80 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1
0
0,2
0,4
0,6
0 0,5 1
К
ол
-в
о
ос
ад
ка
,м
г/
см
³
Глубина отбора проб, м
– 0,85%-ный раствор NaCl – раствор Рингера
– 1М NaOH – дистиллированная вода
Рис. 1. Содержание нерастворимых веществ в смывах с проб активного
угля различными элюентами.
Для контроля за удалением из фильтра продуктов биологического
происхождения, помимо общего количества нерастворимых веществ,
было оценено и наличие углеводов в смывах с АУ. Углеводы, как извест-
но, являются основным компонентом матрикса биопленки, задейство-
ванным в ее формировании, структурной организации и функциониро-
вании. Они могут быть использованы микроорганизмами как источник
питательных веществ в условиях дефицита последних [12, 13]. Таким
образом, количественная оценка содержания углеводов в смывах позво-
лит оценить эффективность применения различных элюентов для отмыв-
ки и восстановления адсорбционных свойств АУ в процессах эксплуата-
ции не только от твердой фазы, но и от биопленки.
Анализ содержания растворимых углеводов в фильтратах смывов с
АУ показал, что они присутствуют по всей высоте фильтра. Это косвен-
но свидетельствует о наличии микроорганизмов, существующих в виде
биопленки, в исследуемой системе доочистки воды. Показано, что наи-
более эффективным элюентом сахаридов, как и в случае с удалением не-
растворимой фазы, является раствор 1М NaOH (рис. 2). Так, содержание
углеводов в щелочных смывах составляет 108 – 120 мг/100см3, что в сред-
нем в пять раз превышает их содержание в смывах другими элюентами.
Следует отметить также относительно равномерное послойное распре-
деление углеводов, свидетельствующее о микробной колонизации филь-
тра по всей высоте уже на третьи сутки после его санации.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1 81
Глубина отбора проб, м
– 0,85%-ный раствор NaCl – раствор Рингера
– 1М NaOH – дистиллированная вода
0
40
80
120
0 0,5 1
К
ол
-в
о
уг
ле
во
д
ов
,м
г/
см
³
Рис. 2. Содержание углеводов в фильтратах смывов с проб активного
угля различными элюентами.
Параллельно с оценкой степени удаления нерастворимых веществ и
продуктов биологического происхождения (а именно углеводов) в смы-
вах с проб угля исследуемыми растворами определяли и количество жи-
вых микробных клеток (рис. 3). Из представленных на указанном рисун-
ке данных видно, что основное количество микроорганизмов выявлено
в поверхностном слое загрузки фильтра. Это обусловлено тем, что лобо-
вой слой адсорбента при его фронтальной отработке является насыщен-
ным до равновесной величины как субстратом (растворимыми органи-
ческими веществами), так и адгезированными микроорганизмами,
условия существования которых являются благоприятными при избытке
адсорбированного субстрата.
Наиболее эффективно живые микробные клетки вымывались физио-
логическими растворами, в частности раствором Рингера, что свидетель-
ствует о щадящей деиммобилизации биопленки. При этом живые мик-
робные клетки воспроизводимо отсутствовали в смывах раствором 1М
NaOH, который показал себя наиболее эффективным элюентом при смыве
других загрязняющих веществ (см. рис. 1, 2). Причем живые клетки не
выявлялись и в смывах с проб АУ раствором 0,5 М NaOH. Объяснением
этому служит известный бактерицидный эффект щелочи: под действием
гидроксильных ионов происходит разрушение микробной клетки вслед-
ствие гидролиза белков, расщепления углеводов и омыления жиров [14].
82 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1
Глубина отбора проб, м
– 0,85%-ный раствор NaCl – раствор Рингера
0
100
200
300
0 0,5 1
К
ол
-в
о
к
ле
то
к,
К
О
Е
/с
м
³
Рис. 3. Количество живых микробных клеток в смывах с проб активного
угля различными элюентами.
При определении степени отмывки проб АУ исследуемыми элюен-
тами была проведена серия опытов по повторной обработке проб угля
растворами 0,85 %-ного NaCl и 1 М NaOH. Параллельно определению
содержания нерастворимой фазы в смывах контролировали и уровень
органического углерода, что также дает возможность судить об удалении
элюентами органического загрязняющего вещевства с АУ фильтра.
Анализ полученных данных о содержании твердой фазы в повтор-
ных смывах с проб АУ, отобранных в поверхностном слое, показал, что
обработка, даже таким эффективным элюентом, как раствор 1М NaOH
(см. рис. 1), не ведет к исчерпывающему освобождению частиц угля от
соответствующего загрязняющего вещевства за один этап промывки
(рис. 4). Из представленных на указанном рисунке данных видно, что
при повторной обработке проб АУ раствором NaCl вымывается еще
0,007 – 0,015 г/100 см3 нерастворимого осадка, тогда как при обработке
раствором NaOH – до 0,15 г/100 см3.
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1 83
– 0,85%-ный раствор NaCl – 1М NaOH
II
II
II
I I
I
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0
К
ол
-в
о
о
са
д
ка
,г
/1
0
0
см
³
Глубина отбора пробы, м
Рис. 4. Содержание нерастворимых веществ в первом (I) и повторном
(II) смывах с проб активного угля, отобранного на глубине 0 м, различ-
ными элюентами.
Кроме того, в повторных смывах наблюдается и дополнительное
вымывание растворимого органического загрязняющего вещества, о чем
свидетельствует уровень ООУ в фильтратах (рис. 5). Более эффектив-
ным для повторной обработки является раствор 1 М NaOH – происходит
вымывание еще 115 мгС/см3, что составляет около 30 % от всего органи-
ческого загрязняющего вещества, вымытого при двухэтапной промывке.
Таким образом, при отмывке в один этап невозможно достичь пол-
ного удаления загрязняющих веществ с поверхности угля, даже при ис-
пользовании такого эффективного элюента, как раствор 1М NaOH. Пос-
ледовательность применения элюентов при двухэтапной обработке АУ
фильтра также играет определенную роль.
Показано, что наиболее эффективной является следующая комбина-
ция элюентов: вначале NaOH, а затем NaCl. При этом удаляется 0,015 г/
100см3 веществ нерастворимой фазы и 43 мг/см3 органических веществ
(по ООУ), тогда как при двукратном применении 0,85%-ного раствора
NaCl – соответственно только 0,007 г/100см3 и 6 мг/см3 (см. рис. 5).
84 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1
– 0,85%-ный раствор NaCl – 1М NaOH
I I
I
II
II
II
0
40
80
120
160
0
О
О
У
,м
г/
см
³
Глубина отбора пробы, м
Рис. 5. Содержание общего органического углерода в первом (I) и по-
вторном (II) смывах с проб активного угля, отобранного на глубине 0 м,
различными элюентами.
Данные о повторной обработке проб АУ 0,85 %-ным раствором NaCl
для отмывки от микробных клеток представлены в табл. 2.
Таблица 2. Количество живых микробных клеток в повторных смывах с
активного угля 0,85 %-ным раствором NaCl
Кол-во живых микробных клеток в повторных
смывах 0,85%-ным раствором NaCl после
первичной обработки различными элюентами,
КОЕ/см3
Глубина
отбора проб
активного угля,
м
1 М NaOH
раствор
Рингера
0,85%-ный
NaCl
0 11 57 75
0,5 13 47 19
1,0 20 49 53
Следует отметить, что живые микробные клетки были обнаружены в
повторных смывах по всей высоте загрузки фильтра, а также после пер-
вичной обработки как физиологическими растворами (0,85 %-ный ра-
створ NaCl и раствор Рингера), так и раствором 1 М NaOH. Из табл. 2
видно, что количество живых клеток в повторных смывах в большей сте-
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1 85
пени зависит от вида первичного элюента и в меньшей степени – от глу-
бины отбора проб. Независимо от глубины отбора пробы АУ, при ис-
пользовании NaCl после NaOH в смывах обнаруживается наименьшее
количество живых клеток, что, несомненно, связано, как уже упомина-
лось выше, с бактерицидным эффектом щелочи. Можно предположить,
что при первичной обработке пробы АУ раствором 1 М NaOH большин-
ство клеток разрушается и лишь часть из них, которая, возможно, была
защищена полисахаридным матриксом, капсулой или стенками макро-
пор угля, выживает и удаляется с АУ при последующей отмывке.
Анализ эффективности применения двухэтапной обработки проб
АУ для удаления живых микробных клеток показал, что наибольшее
количество жизнеспособных клеток содержится в смывах с проб
угля, отобранного на поверхности загрузки, при комбинированном
применении хлорида натрия после раствора Рингера – 310 KOE/см3, тогда
как при двукратной обработке 0,85 %-ным раствором NaCl – около 200
КОЕ/см3 (рис. 6).
– 0,85%-ный раствор NaCl – раствор Рингера
Глубина отбора пробы, м
I
I
I
II
II
II
II II II
II
II II
0
100
200
300
0 0,5 1
К
о
л-
во
к
л
ет
ок
,
К
О
Е
/с
м
³
Рис. 6. Количество живых микробных клеток в первых (I) и повторных
(II) смывах с проб активного угля различными элюентами.
Причем следует отметить, что при отмывке проб угля, отобранного на
глубине 0,5 и 1 м, в отличие от поверхностного слоя, более эффективной
была именно повторная обработка элюентом. Это явление предположи-
тельно может быть связано с послойным распределением микроорганиз-
мов по высоте загрузки фильтра. В частности, в более глубоких слоях
86 ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1
загрузки фильтра плотность клеток значительно меньше, вследствие чего
больший процент клеток имеет возможность контактировать и быть зак-
репленным на поверхности АУ, что усложняет их извлечение. И только
повторная обработка элюентом позволяет достаточно ослабить и разор-
вать связи между клетками и углем, что ведет к выявлению в повторных
смывах большего количества жизнеспособных микробных клеток, чем
при первичной обработке.
Выводы. Таким образом, в ходе экспериментов по удалению с час-
тиц АУ различных видов загрязняющих веществ установлено, что наи-
более эффективным элюентом твердой фазы и растворимых углеводов
является раствор 1М NaOH, а живой биомассы – раствор Рингера. Пока-
зано, что двухэтапная промывка частиц АУ фильтра всегда повышает эф-
фективность отмывания от загрязняющих веществ по сравнению с од-
ноэтапной. Для максимального удаления твердой фазы и растворимых
органических соединений наиболее целесообразно использовать
0,85 %-ный раствор NaCl после обработки раствором 1М NaOH, а для
удаления живых микробных клеток – 0,85 %-ный раствор NaCl после
раствора Рингера.
Авторы благодарны Ю.В. Топкину за помощь в определении содер-
жания общего органического углерода.
Резюме. Досліджено закономірності видалення біоплівки та інших
адсорбованих речовин з активованого вугілля фільтрів, що використову-
ються для доочищення води. Встановлено, що максимальне видалення
забруднюючих речовин досягається за двоетапної обробки спочатку роз-
чином 1 М NaOH, а потім 0,85 %-ним розчином NaCl – до 0,18 г/100см3
нерозчинних речовин і до 160 мг/см3 за загальним органічним вуглецем.
Для деіммобілізації живої біомаси найбільш ефективним є застосування
0,85 %-ного розчину NaCl після розчину Рінгера – вимивалось до 310
КУО/см3.
N.A. Klymenko, G.M. Zdorovenko, I.A. Shevchuk,
L.R. Reshetniak, I.Yu. Roi, L.K. Patiuk
REMOVAL OF BIOFILM FROM ACTIVATED CARBON
AT OPERATION OF INDUSTRIAL ADSORPTION FILTERS
Summary
Principles of biofilm and other pollutants removal from activated carbon
filters used for water purification were studied. It is established the maximum
ISSN 0204–3556. Химия и технология воды, 2013, т. 35, №1 87
removal of pollutants is reached at a two-stage process beginning with 1M NaOH
and then 0,85 % NaCl – up to 0,18 g/100 cm3 of insoluble substances and up to
160 mg/cm3 by a total organic carbon. Most effective for living biomass removal
is using of 0,85 % NaCl after Ringer’s solution – up to 310 KFU/sm3 is washed.
Список использованной литературы
[1] ДСанПіН 2.2.4-400-10. Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для
споживання людиною – Введ. 12.05.10.
[2] ТИ 10-5031536-73-90. Технологическая инструкция по водоподготовке
для производства пива и безалкогольных напитков. – Введ. 20.12.90.
[3] Aktas O., Cecen F. Adsorption, desorption and bioregeneration in the active
carbon // Int. Biodeterior. Biodegrad. – 2007. – 59, N 4. – P. 257 – 272.
[4] Dunne W. M. Bacterial adhesion: seen any good biofilms lately? // Clinical
Microbiol. Rev. – 2002. – 15, N 2. – P.155 – 166.
[5] Brand S. S., Vik A., Friedman L. et al. Biofilms: the matrix revisited // Trends
Microbiol. – 2005. – 13, N1. – P. 20 – 26.
[6] Николаев Ю. А., Плакунов В. К. Биопленка – "город микробов" или аналог
многоклеточного организма // Микробиология. – 2007. – 76, № 2. – С. 149 –
163.
[7] Hall-Stoodley L., Costerton J. W., Stoodley P. Bacterial biofilms: from the
natural environment to infectious diseases // Nature. – 2004. – 2. – P. 95 – 108.
[8] Dubois M., Gilles K. A., Hamilton J. R. et al. Colorimetric method for determi-
nation of sugar and related substances // Anal. Chem. – 1956. – 28. – P. 350 –
355.
[9] Варбанец Л. Д., Здоровенко Г. М., Книрель Ю. А. Методы исследования
микробных эндотоксинов. – К.: Наук. думка, 2006. – 236 с.
[10] Руководство к практическим занятиям по микробиологии / Под ред.
Н.С. Егорова. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. – 215 с.
[11] Niquette P., Service P., Savoir R. Bacterial dynamics in the drinking water
distribution system of Brussels // Water Res. – 2001. – 35, N 3. – P. 675 – 682.
[12] Sutherland I. W. Biofilm exopolysaccharides: a srong and sticky framework
// Microbiology. – 2001. – 147. – P. 3 – 9.
[13] Zhang X., Вishop P. L. Biodegradability of biofilm extracellular polymeric
substances // Chemosphere. – 2003. – 50. – P. 63 – 69.
[14] Вашков В. И. Средства и методы стерилизации, применяемые в медицине. –
М.: Медицина, 1973. – 368 с.
Поступила в редакцию 18.08.2011 г.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-130752 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:42:40Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Клименко, Н.А. Здоровенко, Г.М. Шевчук, И.А. Решетняк, Л.Р. Рой, И.Ю. Патюк, Л.К. 2018-02-20T18:26:14Z 2018-02-20T18:26:14Z 2013 Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров / Н.А. Клименко, Г.М. Здоровенко, И.А. Шевчук, Л.Р. Решетняк, И.Ю. Рой, Л.К. Патюк // Химия и технология воды. — 2013. — Т. 35, № 1. — С. 76-87. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0204-3556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130752 628.196:579.262 Изучены закономерности удаления биопленки и других адсорбированных веществ с активного угля фильтров, используемых для доочистки воды. Установлено, что максимальное удаление загрязняющих веществ достигается при двухэтапной обработке вначале раствором 1 М NaOH, а затем 0,85 %-ным ратвором NaCl – до 0,18 г/100 см³ нерастворимых веществ и до 160 мг/см³ по общему органического углероду. Для деиммобилизации живой биомассы наиболее эффективным было применение 0,85 %-ного раствора NaCl после раствора Рингера – вымывалось до 310 КОЕ/см³. Досліджено закономірності видалення біоплівки та інших адсорбованих речовин з активованого вугілля фільтрів, що використовуються для доочищення води. Встановлено, що максимальне видалення забруднюючих речовин досягається за двоетапної обробки спочатку розчином 1 М NaOH, а потім 0,85 %-ним розчином NaCl – до 0,18 г/100см³ нерозчинних речовин і до 160 мг/см³ за загальним органічним вуглецем. Для деіммобілізації живої біомаси найбільш ефективним є застосування 0,85 %-ного розчину NaCl після розчину Рінгера – вимивалось до 310 КУО/см³. Principles of biofilm and other pollutants removal from activated carbon filters used for water purification were studied. It is established the maximum removal of pollutants is reached at a two-stage process beginning with 1M NaOH and then 0,85 % NaCl – up to 0,18 g/100 cm³ of insoluble substances and up to 160 mg/cm³ by a total organic carbon. Most effective for living biomass removal is using of 0,85 % NaCl after Ringer’s solution – up to 310 KFU/sm3 is washed. Авторы благодарны Ю.В. Топкину за помощь в определении содержания общего органического углерода. ru Інститут колоїдної хімії та хімії води ім. А.В. Думанського НАН України Химия и технология воды Биологические методы очистки воды Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров Removal of biofilm from activated carbon at operation of industrial adsorption filters Article published earlier |
| spellingShingle | Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров Клименко, Н.А. Здоровенко, Г.М. Шевчук, И.А. Решетняк, Л.Р. Рой, И.Ю. Патюк, Л.К. Биологические методы очистки воды |
| title | Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров |
| title_alt | Removal of biofilm from activated carbon at operation of industrial adsorption filters |
| title_full | Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров |
| title_fullStr | Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров |
| title_full_unstemmed | Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров |
| title_short | Удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров |
| title_sort | удаление биопленки с активных углей при эксплуатации промышленных адсорбционных фильтров |
| topic | Биологические методы очистки воды |
| topic_facet | Биологические методы очистки воды |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/130752 |
| work_keys_str_mv | AT klimenkona udaleniebioplenkisaktivnyhugleipriékspluataciipromyšlennyhadsorbcionnyhfilʹtrov AT zdorovenkogm udaleniebioplenkisaktivnyhugleipriékspluataciipromyšlennyhadsorbcionnyhfilʹtrov AT ševčukia udaleniebioplenkisaktivnyhugleipriékspluataciipromyšlennyhadsorbcionnyhfilʹtrov AT rešetnâklr udaleniebioplenkisaktivnyhugleipriékspluataciipromyšlennyhadsorbcionnyhfilʹtrov AT roiiû udaleniebioplenkisaktivnyhugleipriékspluataciipromyšlennyhadsorbcionnyhfilʹtrov AT patûklk udaleniebioplenkisaktivnyhugleipriékspluataciipromyšlennyhadsorbcionnyhfilʹtrov AT klimenkona removalofbiofilmfromactivatedcarbonatoperationofindustrialadsorptionfilters AT zdorovenkogm removalofbiofilmfromactivatedcarbonatoperationofindustrialadsorptionfilters AT ševčukia removalofbiofilmfromactivatedcarbonatoperationofindustrialadsorptionfilters AT rešetnâklr removalofbiofilmfromactivatedcarbonatoperationofindustrialadsorptionfilters AT roiiû removalofbiofilmfromactivatedcarbonatoperationofindustrialadsorptionfilters AT patûklk removalofbiofilmfromactivatedcarbonatoperationofindustrialadsorptionfilters |