| |
|
|
|
| |
| №4, 2024: Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий |
<< Содержание номера
<< Архив
[RUS] / [ENG]Мониторинг природных и антропогенно нарушенных территорий
Обеспечение качества и безопасности процесса питьевой водоподготовки на примере р. Ганг
А. Ю. Курбатов, к. т. н., доцент,
Е. Д. Мурзина, к. т. н., доцент,
М. А. Ветрова, аспирант,
Н. А. Иванцова, к. х. н., доцент,
Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева,
125047, Россия, г. Москва, Миусская пл., д. 9 A. Yu. Kurbatov ORCID: 0000-0003-2459-7289,
E. D. Murzina ORCID: 0009-0007-2331-8467,
M. A. Vetrova ORCID: 0000-0003-0165-6549,
N. A. Ivantsova ORCID: 0000-0003-4117-072X,
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia,
9, Miusskaya sq., Moscow, Russia, 125047
e-mail
[email protected]
Аннотация
Во всём мире остро стоит проблема качества питьевой воды. Несанкционированные сбросы загрязнённых сточных вод в жизнеобеспечивающие источники водных ресурсов делают последние непригодными для питья. Одним из примеров является р. Ганг – основная артерия хозяйственно-бытового назначения Индии с многочисленными производствами, расположенными на её берегах. Данная статья посвящена изучению возможности повышения качества питьевой воды р. Ганг (Индия), которая уже на входе в город химически и микробиологически загрязнена. Для максимального снижения химической нагрузки на р. Ганг предложен гидродинамический метод обработки воды с применением озона в малых дозах. В рамках работы подтверждена высокая эффективность совместной гидродинамической обработки воды и процесса озонирования. Установлено, что применение кавитационного гидродинамического устройства для обработки воды позволяет снизить расход озона в среднем на 20–25%, что оказывает влияние на положительный экономический эффект и конечную стоимость очищенной воды. Гидродинамическая очистка воды р. Ганг с добавлением в малых дозах озона позволяет получать воду питьевого качества без введения других химических реагентов, что, в свою очередь, делает данный метод экологичным и не несёт за собой вторичного загрязнения окружающей среды. Удешевление процесса очистки происходит из-за эффективного смешивания озона с очищаемой водой при помощи гидродинамического кавитационного устройства. За счёт увеличения площади контакта фаз и дополнительно возникающих кавитационных эффектов происходит интенсификация процесса очистки воды. Применение комбинированного метода гидродинамической обработки с применением озона позволяет значительно понизить цветность, удалить из системы большую часть взвешенных частиц, произвести окисление железа и никеля, снизить концентрацию СПАВ, нефтепродуктов и аммонийного азота; при двухкратном количестве циклов очистки – полностью уничтожить бактерии. Нерастворимые соединения, полученные в процессе кавитационной гидродинамической обработки с применением озона, отводятся из системы керамическими мембранными фильтрами. Также в работе приведены результаты исследования химико-биологического исходного состава воды и воды после применения данной технологии с расчётом эффективности метода и стоимостной характеристики.
Abstract
Drinking water quality is an acute problem all over the world. Unauthorized discharges of contaminated wastewater into life-sustaining water sources make the latter undrinkable. The Ganges River is the main artery of India’s economic and domestic use with the numerous industries located on its banks. This paper is devoted to studying the possibility of improving the quality of drinking water in the Ganges River, India. The studied water is already chemically and microbiologically contaminated at the entrance to the city. The hydrodynamic method of water treatment using ozone in small doses is proposed to minimize the chemical load on the Ganges River. The study confirmed the high efficiency of combined hydrodynamic water treatment and the ozonation process. It is established that the application of cavitation hydrodynamic device for water treatment allows reducing ozone consumption on average by 20–25%, which affects the positive economic effect and the final cost of purified water. Hydrodynamic purification of the Ganges River water with the addition of ozone in small doses allows obtaining water of drinking quality without the introduction of other chemical reagents. The latter makes this method environmentally friendly and does not result in secondary environmental pollution. The low cost of the purification process occurs due to the efficient mixing of ozone with the water being purified using a hydrodynamic cavitation device. By increasing the contact area of the phases and additionally arising cavitation effects, the water purification process is intensified. Application of the combined method of hydrodynamic treatment using ozone significantly reduces water color index, remove most of the suspended particles from the system, oxidize iron and nickel, and reduce the surfactant, petroleum products, and ammonia nitrogen concentrations; with twice the number of cleaning cycles – completely eliminate bacteria. Ceramic membrane filters remove insoluble compounds obtained during cavitation hydrodynamic treatment with ozone. The work also presents the results of studying the chemical and biological initial composition of water and water after using this technology with calculation of the effectiveness of the method and cost characteristics.
Ключевые слова
гидродинамическая обработка, озонолиз, микробиологическая загруженность, кавитация
Keywords
hydrodynamic treatment, ozonolysis, microbiological load, cavitation
References
1. Goryacheva A.M. Urbanization and water supply of Indian cities // Water resources of India: economic, political, social aspects: materialy nauchnoy konferentsii. Moskva: Institute of Oriental Studies RAS, 2015. P. 77–116 (in Russian).
2. Bidhuri S., Taqi M., Khan M.M.A. Water-borne disease: Link between human health and water use in the Mithepur and Jaitpur area of the NCT of Delhi // J. Public Health. 2018. V. 26. P. 119–126. doi: 10.1007/s10389-017-0835-y
3. Kumar P., Srivastava S., Banerjee A., Banerjee S. Prevalence and predictors of water-borne diseases among elderly people in India: evidence from Longitudinal Ageing Study in India, 2017–18 // BMC Public Health. 2022. V. 22. No. 1. Article No. 993. doi: 10.1186/s12889-022-13376-6
4. Nautiyal C.S. Self-purificatory Ganga water facilitates death of pathogenic Escherichia coli O157:H7 // Curr. Microbiol. 2009. V. 58. No. 1. P. 25–29. doi: 10.1007/s00284-008-9260-3
5. Revelle R., Lakshminarayana V. The Ganges water machine // Science. 1975. V. 188. No. 4188. P. 611–616. doi: 10.1126/science.188.4188.611
6. Samanta S. Metal and pesticide pollution scenario in Ganga River system // Aquat. Ecosyst. Health Manage. 2013. V. 16. No. 4. P. 454–464. doi: 10.1080/ 14634988.2013.858587
7. Singh A.N., Shrivastava R., Mohan D., Kumar P. Assessment of spatial and temporal variations in water quality dynamics of river Ganga in Varanasi // Pollution. 2017. V. 4. No. 2. P. 239–250. doi: 10.22059/poll.2017. 240626.310
8. Kandhari R. Ganga reduced to sludge in Varanasi [Internet resource] https://dialogue.earth/en/water/ganga-reduced-to-sludge-in-varanasi/ (Accessed: 12.02.2024).
9. Tripathi B.D., Sikandar M., Shukla S.C. Physicochemical characterization of city sewage discharged into river Ganga at Varanasi, India // Environ. Int. 1991. V. 17. No. 5. P. 469–478. doi: 10.1016/0160-4120(91)90281-T
10. Khare R., Khare S., Kamboj M., Pandey J. Physicochemical analysis of Ganga Water // Asian J. Biochem. Pharm. Res. 2011. V. 1. No. 2. P. 232–239.
11. Yadav R.C., Srivastava V.C. Physico-chemical properties of the water of river Ganga at Gazipur // Indian J. Sci. Res. 2011. V. 2. No. 4. P. 41–44.
12. Srivastava R.K., Sinha A.K., Pande D.P., Singh K.P., Chandra H. Water quality of the river Ganga at Phaphamau (Allahabad) – Effect of mass bathing during Mahakumbh // Environ. Toxicol. Water Qual. 1996. V. 11. No. 1. P. 1–5. doi: 10.1002/(SICI)1098-2256(1996)11:1<1::AIDTOX1>3.0.CO;2-D
13. Joshi D.M., Kumar A., Agrawal N. Studies on physicochemical parameters to assess the water quality of river Ganga for drinking purpose in Haridwar District // Rasayan J. Chem. 2009. V. 2. No. 1. P. 195–203.
14. Trivedi P., Bajpai A., Thareja S. Evaluation of water quality: physico-chemical characteristics of Ganga river at Kanpur by using correlation study // Nature and Science. 2009. V. 1. No. 6. P. 91–94.
15. Khatoon N., Khan A.H., Rehman M., Pathak V. Correlation study for the assessment of water quality and its parameters of Ganga river, Kanpur, Uttar Pradesh, India // IOSR Journal of Applied Chemistry. 2013. V. 5. No. 3. P. 80–90. doi: 10.9790/5736-0538090
16. Rai A.K., Paul B., Mudra L., Kishor N. Studies of selected water quality parameters of river Ganges at Patna, Bihar // J. Adv. Lab. Res. Biol. 2011. V. 2. No 4. P. 136–140.
17. Singh L., Choudhary S.K. Physico-chemical characteristics of river water of Ganga in Middile Ganga Plains // IJIRSET. 2013. V. 2. No. 9. P. 4349–4357.
18. Arya S., Gupta R. Water quality evaluation of Ganga river from up to downstream area at Kanpur City // Journal of Chemistry and Chemical Sciences. 2013. V. 3 (2). P. 54–63.
19. Parshina L.S. The Clean Ganga project in India // Modern approaches to the study of environmental problems in physical and socio-economic geography: materialy X Mezhdunarodnoy molodezhnoy shkoly-konferentsii. Moskva: “11-y format”, 2017. P. 98–99 (in Russian).
20. Agarwal D.K., Gaur S.D., Sen P.C., Marwah S.M. Bacteriological study of Ganges water at Varanasi // Indian J. Med. Res. 1976. V. 64. No. 3. P. 373–383.
21. Cheremisinoff N.P., Handbook of water and wastewater treatment technologies. Butterworth-Heinemann, 2002. 636 p.
22. Spellman F.R. Handbook of water and wastewater treatment plant operations. CRC Press, 2013. 923 p. doi: 10.1201/b15579
23. Mazitova A.K., Sukhareva I.A. Aminova A.F., Yagafarova G.G., Khangildin R.I., Mukhametzyanova E.G. Oxidative method of wastewater treatment of woodworking industry enterprises // Theoretical and Applied Ecology. 2020. No. 4. P. 75–80 (in Russian). doi: 10.25750/1995-4301-2020-4-075-080
24. Orlov V.A. Ozonation of water. Moskva: Stroyizdat, 1984. 89 p. (in Russian).
25. Gimranov F.M., Belyaev A.N., Flegentov I.V., Suslov A.S. Hydrodynamic cavitation as a method of intensifying the ozonation process in food technologies // Bulletin of the Kazan Technological University. 2012. V. 15. No. 8. P. 292–294 (in Russian).
26. Ganiev R.F. Wave machines and technologies (Introduction to wave technology). Moskva: R&C Dynamics,
2008. 192 p. (in Russian).
27. Tsitsifli S., Kanakoudis V. Disinfection impacts to drinking water safety – A review // Proceedings. 2018. V. 2. No. 11. Article No. 603. doi: 10.3390/proceedings2110603
28. Collivignarelli M., Abba A., Benigna I., Sorlini S., Torretta V. Overview of the main disinfection processes for wastewater and drinking water treatment plants // Sustainability. 2018. V. 10. No. 2. Article 86. doi: 10.3390/su10010086
29. Roy P.K., Kumar D., Ghosh M., Majumder A. Disinfection of water by various techniques – comparison based on experimental investigations // Desalination Water Treat. 2016. V. 57. No. 58. P. 28141–28150. doi: 10.1080/19443994.2016.1183522
30. Sun X., Liu J., Ji L., Wang G., Zhao S., Yoon J.Y., Chen S. A review on hydrodynamic cavitation disinfection: The current state of knowledge // Sci. Total Environ. 2020. V. 737. Article No. 139606. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.139606
Прикреплённые файлы:
<< Содержание номера
<< Архив
Дата последнего обновления: 11:24:48/27.03.25
|
|
 |
| |
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
 |
ИАА "Информ-Экология" |
|
 |
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Министерство природных ресурсов Российской Федерации |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Счётчик |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
|
