Анализ методов и устройств очистки сточных вод при производстве холодного чая

Кишечная палочка является санитарно-показательным микроорганизмом при обеззараживании воды, зараженной энтеропатогенными бактериями.Ультразвук один в качестве средства обеззараживания воды не применяют. В целях повышения эффективности обеззараживания воды ультразвуком изучено комплексное действие его в сочетании с химическими дезинфицирующими средствами. Наибольшее внимание уделялось и уделяется применению ультразвуковых волн в сочетании с ультрафиолетовыми лучами.Совместное использование технологии ультразвук + ультрафиолет для обеззараживания воды происходит в одной камере. Это позволяет повысить эффективность обработки при сопоставимой мощности УФ-облучения 103 раз и практически полностью уничтожить за счет полного фото-химического окислителя любые формы бактерий (включая споровые), вирусы и простейших до 106ед/л. Установлено, что комбинированный процесс ультразвук + ультрафиолет не только эффективнее, но и энергетически предпочтительнее, чем ультрафиолетовое облучение.Разработаны, испытаны и находят применение в практике установки на основе технологии ультразвук + ультрафиолет: «Лазурь», «Лазурь-М», RZ104.Рисунок 9 – Современная установка для обеззараживания воды Лазурь М-250КА [5]2.3 Радиолиз водыПри радиационной обработке сточных вод практически вся энергия радиации тратится на ионизацию и возбуждение молекул воды, а химические превращения в веществах, диспергированных в воде, происходят в результате вторичных процессов в реакциях с продуктами радиолиза воды.Радиолиз воды, независимо от природы поглощенного излучения (γ-кванты электромагнитных колебаний или электроны высокой энергии), можно представить следующей схемой: Н2О → Н, ОН, ег, Н2; Н2О2,где ег — гидратированный электрон.Первые три частицы в правой части схемы, обладая неспаренным электроном, относятся к химически активным, короткоживущим радикалам. Из радикальных продуктов радиолиза воды только• радикал ОН является окислителем, тогда как атомарный водород и гидратированный электрон обладают восстановительными свойствами. Однако при облучении в• присутствии воздуха частицы Н и ег реагируют с кислородом, обра-зуя активные окислительные частицы ОН2 и О2 по реакциям: Н + О2 → ОН2;eг + О2 →О2.Таким образом, в результате возникновения активных окисли-елей реализуются процессы, про-исходящие в природе при само-очищении водоема. Радикалы образуются при инициировании химической реакции под действием ионизирующего излучения (космическая и естественная радиация, радиационное загрязнение, электромагнитные поля), а также в присутствии ионов с переменной валентностью (железа, меди и др.), которые катализируют окислительные процессы с участием растворенного кислорода и перекиси водорода, приводящих к образованию радикалов. Радикал ОН взаимодействует со всеми растворенными в воде органическими и неорганическими соединениями:ОН + RH → R + Н2О (отрыв водорода);ОН + >С=С<→>С-С-ОН(присоединение по двойной связи); ОН + СН3СОО → СН3СОО + ОН- (перенос электрона).Причем эти реакции имеют цепной характер, т.е. образующиеся радикалы снова вступают в реакции и достигается полная деструкция органических веществ.2.4 Очистка сточных вод от тяжелых металлов с использованием лазерного излученияВ настоящее время тяжелые металлы занимают лидирующие позиции среди самых опасных факторов общего загрязнения окружающей среды. Выброс ТМ в окружающую среду может вызвать негативные изменения в том, что угрожает здоровью человека и состоянию природных экологических систем. Поступление в водные системы необработанных или недостаточно очищенных сточных вод и других видов отходов, содержащих ЭМ, наносит ущерб национальной экономике и окружающей среде вследствие их негативного воздействия [1, 2].Основная проблема, возникающая в результате высвобождения ТМ в природных водах, особенно в высоких концентрациях, заключается в нарушении экологического баланса, что приводит к значительному ухудшению состояния флоры и фауны, отравлению людей продуктами, в которых они способны накапливать.Источниками загрязнения воды ТМ являются сточные воды от гальванических цехов, горнодобывающих компаний, металлургии чёрной и цветной металлургии, машиностроения.Основными методами удаления ионов HM из сточных вод являются: механические.химическое вещество; коагуляция плавающая · электрохимическое поглощение? мембраны; эксплуатация? органический [2]. Основным и широко используемым методом очистки сточных вод, характеризующимся простотой и простотой оборудования, является осаждение нерастворимых соединений тяжелых и цветных металлов (гидроксиды, карбонаты, сульфиды), то есть реагентные методы. Однако для очистки с использованием этих методов необходимо использовать негабаритное оборудование (отстойники, колонизаторы), кроме того, они характеризуются большей продолжительностью процесса и обеспечивают осаждение металлов из сточных вод, что приводит к образованию значительных объемов грязи и солености.Поэтому нереактивные методы очистки сточных вод из Великобритании являются эффективными и экологически безопасными. Ряд особенностей, присущих фотохимическим процессам, делает их применение в различных отраслях промышленности весьма перспективным. Преимущества фотохимических реакций включают в себя простоту управления их скоростью в широком диапазоне путем изменения интенсивности светового потока, их быстрое и полное торможение путем прерывания излучения. Кроме того, многие фотохимические процессы являются реактивными или требуют низких затрат на реактор.Исследования влияния лазерного излучения на содержание ионов ТМ в воде представляют интерес с точки зрения возможной разработки технологического процесса их удаления из природных и сточных вод.Способ активации лазерной настройки при очистке промышленных сточных вод приводит к снижению расхода реагентов для очистки токсичных сточных вод, сокращению времени реакции, что приводит к уменьшению объема используемых емкостей и снижению капитальных затрат при строительстве.Способность превращать соединения и формы ТМ под действием неионизирующего излучения представляет интерес с точки зрения проблем загрязнения воды, а также с точки зрения проблем очистки воды.Тем не менее, широкое использование таких процессов для очистки сточных вод все еще ограничено, тем более что отсутствуют данные, необходимые для моделирования и масштабирования фоторезисторов. В настоящее время теоретические основы реакций недостаточно развиты, что, в свою очередь, не позволяет создавать контролируемые технологии с заданным результатом.Установка включает лазерный источник и штатив, к которому была прикреплена трубка с излучаемым 75 мл раствором (рис. 2).Рисунок 10 – Схема установкиБыли использованы лазеры различных типов, такие как 117 FrequencyStabilizedHeNeLaser (SpectraPhysics) с длиной волны 624 нм; BeamLok 208015С ArgonIonLaserSystems (SpectraPhysics) на длине волны 488 нм; YXtremeQSwitchedNd: YAG laser (SpectraPhysics) с длиной волны 1064 нм и ExciStar™ S500 (Coherent) на длине волны 248 нм (табл. 1).Таблица 3 - Технические характеристики лазеровПоказатель117 FrequencyStabilizedHeNe LaserY-XtremeQ-SwitchedNd:YAGlaserBeamLok 2080-15СArgon Ion Laser SystemsExciStar™S-500 (Coherent)Длина волны, нм6241064488248Мощность, Вт0,01>8(16)208Энергия импульса, Дж0,0850120,03Длительность импульса, мс-0,5-50-8-10*Частота излучения, ТГц4802816141209,6Расходимость пучка, мрад1,85<200,9510*нс.После облучения в течение определенного периода времени модели растворяли в темноте во время выдержки в течение от 24 до 96 часов (24, 48, 72 и 96 часов). «Испытание на инерцию», которое содержало аналогичную концентрацию металла и одновременно подвергалось воздействию, не подвергалось облучению.Цель такого отчета после облучения стандартного раствора состоит в том, чтобы экспериментально поэкспериментировать с имеющимися данными о воздействии лазерного излучения, наблюдаемого в водных средах в течение длительного времени (до 10 дней согласно опубликованным источникам), и выявить, по сравнению с «вакуумный анализ» », Для изменения концентрации исследуемых ионов металлов из модели облученного раствора. После отчета была определена остаточная концентрация изучаемых металлов. Для большей наглядности приведены данные о концентрации металлов в воде, а после облучения выставка в течение 96 часов после лазерного воздействия показана на рис. 3.Рисунок 11 - Концентрация меди (а) и никеля (б) в воде после облучения 117 FrequencyStabilizedHeNeLaser при разном времени экспозицииИонизация жидкой воды и химические продукты её распада играют важную роль в водных системах, подвергаемых лазерному излучению. В результате двухфотонной ионизации молекулы воды, вызванной лазерным излучением, образуются гидроксильный радикал, ион гидроксония и гидратированный электрон по реакции [5]:Принципиальным отличием процессов уродиолиза от лазерного фотостарения двух фотонов является большая разница в энергии квантового излучения и, следовательно, различие в процессе возбуждения. Существует значительная разница в урожайности и относительном количестве ионов, корней, атомов и молекул. Кроме того, реакции фотостарения происходят по всему объему вещества, а не в позвоночнике, как при мочекаменной болезни.Тем не менее, химические процессы, возникающие при воздействии двух лазерных фотоэлектрических фотоэлементов воды, начиная с ионизации и разложения, должны быть качественно такими же, как и при мочевине [5].В процессе облучения необлученных образцов наблюдается тенденция к снижению концентрации металла, однако она незначительна при погрешности измерения (1-3%). Для облученных образцов снижение концентрации металла составляет 8-64%, что свидетельствует о достигнутом фотоэффекте.Таким образом, все рассмотренные методы, наряду со многими преимуществами, имеют серьезные недостатки. Чтобы решить эти проблемы, необходимо создать оборудование, использующее сочетание многих методов для дезинфекции воды.ЗаключениеСпособы применения ультрафиолетового излучения для очистки сточных вод при производстве холодного чая: обеззараживание воды на разных типах установок; хлорирование воды в процессе очистки с последующим ультрафиолетовым облучением; ультрафиолетовой облучение в сочетании с озонированием, ионами меди, комплексными препаратами серебра, перекиси водорода, ультрафиолетового облучения с ультразвуком. Разработана технология комбинированного процесса одновременного действия ультразвука + ультрафиолета, на основе которой созданы, изучены и находят применение в практике установки «Лазурь», «Лазурь-М», RZ104.Для обеззараживания воды разработаны два способа применения электролиза: при непосредственном электролизе зараженной воды и обработка воды электролизованным раствором хлористого натрия или солесодержащими подземными водами. При этом на катоде и аноде образуется гипохлорит натрия.Список литературыБерестнева А.В. Холодный чай. Исследование ассортимента и качества //Молодежь и наука. 2015. № 3. С. 12. Лапина Е.А., Ермолаева Г.А. Холодный сокосодержащий чай на основе черного чая.В книге: Общеуниверситетская студенческая конференция студентов и молодых ученых "День науки". Сборник материалов конференции: в 6 частях. 2017. С. 132-134. Зулпукорова С.Д. Разработка рецептур холодного чая функциональной направленности.В сборнике: Наука и молодежь: новые идеи и решения. Материалы XI Международной научно-практической конференции молодых исследователей. 2017. С. 365-370.Синеокая В.А. Перспективы производства холодного чая из регионального растительного сырья.В сборнике: Ломоносовские чтения на Алтае: фундаментальные проблемы науки и техники. Сборник научных статей международной конференции: электронный ресурс. Ответственный редактор: Родионов Е. Д., 2018. С. 968-969. Радаева И.А., Туровская С.Н., Илларионова Е.Е., Бегунова А.В. Органолептическая и микробиологическая оценка натурального холодного чая, экстрагированного при различных температурах //Актуальные вопросы индустрии напитков. 2019. № 3. С. 179-183.Добровольский В.Ф., Зиновьева С.В., Кожин Н.А. Научное обеспечение развития пищеконцентратной отрасли на период до 2020 года //Индустрия питания. 2017. № 3 (4). С. 13-17.Устюжанинова Л.В., Мамаева И.А., Мартинсон Е.А. Оптимизация технологии производства и состава холодного негазированного напитка из иван-чая.В сборнике: Общество. Наука. Инновации (НПК-2020). Сборник статей XX Всероссийской научно-практической конференции, В 2 т. Киров, 2020. С. 51-58.Филиппова А.М. Применение физико-химических методов (на примере ультразвука) в пищевой промышленности.В сборнике: Евразийское пространство: добрососедство и стратегическое партнерство. Материалы VIII Евразийского экономического форума молодежи. В 3-х томах. Ответственные за выпуск: Я.П. Силин, Р.В. Краснов, Е.Б. Дворядкина. 2017. С. 241-244. Паукова В.С. Современное состояние и перспективы развития производства безалкогольных напитков.В сборнике: Юность и знания - гарантия успеха -2020. Сборник научных трудов 7-й Международной молодежной научной конференции. В 3-х томах. Отв. редактор А.А. Горохов. 2020. С. 95-96. Шелутко В.А. Дмитриев В.В. Геоэкологические проблемы больших городов и промышленных зон // Вопросы прикладной экологии. Сборник научных трудов. – СПб.: изд. РГГМУ. 2002. – С. 11.Воробьев. В.И., Расторгуева А.А. Некоторые особенности многолетнего режима ежедневных значений максимальной и минимальной температуры воздуха в Санкт-Петербурге на рубеже эпох // Ученые записки РГГМУ, 2012, № 25, C. 59-67.