The object of research, development or design (in Russian) : подземные воды

The object of research, development or design (in Kazakh) : жер асты сулары

Aim of work (in Russian) : Разработать экономически эффективную технологию интегрированной системы очистки подземных вод для получения высококачественной питьевой воды с использованием фильтрации из цеолитов месторождений Казахстана и УФ-светодиодных ламп, покрытых наночастицами направленного воздействия на микрофлору для обеспечения санитарно-эпидемиологической безопасности населения.

Aim of work (in Kazakh) : Халықтың санитарлық-эпидемиологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін Қазақстан кен орындарының цеолиттерінен сүзу және микрофлораға бағытталған әсер ететін нанобөлшектермен қапталған УК-жарықдиодты шамдарды пайдалана отырып, жоғары сапалы ауыз су алу үшін жер асты суларын кешенді тазарту жүйесінің тиімді технологиясын әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : Санитарно – гигиеническое исследование состояния подземных вод для питьевых целей проводились общепринятыми микробиологическими и химическими методами, параллельно для достоверности химического анализа использовались колориметр Hach DR900, спектрофотометр Hach DR3900 (HACH/LANGE, Германия), со стандартными реагентами и тест-наборами в соответствии с методами, приведенными в HACH co. Все параметры pH, цветность, мутность, ХПК, взвешенные вещества, концентрации хлора (общий, свободный), нитритов и нитратов азота, фосфатов, аммонийного азота были определены с использованием стандартных реагентов и наборов для исследования воды до и после очистки на экспериментальной лабораторной установке. Культивирование бактерий до и после очистки производили на плотных питательных средах на основе Nutrient Agar (HIMEDIA)®. Все среды стерилизовали методом паровоздушного автоклавирования. Подсчет числа колоний, образуемых жизнеспособными клетками в благоприятных для роста условиях, проводили чашечным методом Коха с использованием автоматической вакуумной фильтрационной системы Sartorius (Germany), а также использованием сухих тест подложек.

Методы исследования (на казахском) : Ауыз суға арналған жер асты суларының жай-күйіне санитарлық-гигиеналық зерттеу жалпы қабылданған микробиологиялық және химиялық әдістерді қолдана отырып жүргізілді, сонымен қатар химиялық талдаудың сенімділігі үшін Hach DR900 колориметрі және Hach DR3900 спектрофотометрі (HACH/LANGE, Германия) жүргізілді, стандартты реагенттермен және сынақ жинақтарымен бірге пайдаланылды, HACH co-да келтірілген әдістерге сәйкес. Барлық параметрлер рН, түс, лайлылық, СОҚ, қалқымалы заттар, хлор (жалпы, бос), азот нитриттер мен нитраттар, фосфаттар, аммоний азотының концентрациясы тәжірибелік зертханада өңдеуге дейін және кейін суды сынауға арналған стандартты реагенттер мен жинақтарды пайдалана отырып анықталды. Тазартуға дейін және одан кейін бактерияларды өсіру Nutrient Agar (HIMEDIA)® негізіндегі қатты қоректік ортада жүргізілді. Барлық орталар бу-ауа автоклавында зарарсыздандырылды. Өсуге қолайлы жағдайларда өміршең жасушалардан түзілген колониялар санын есептеу Sartorius (Германия) автоматты вакуумды фильтрация жүйесін, сондай-ақ құрғақ сынақ субстраттарын қолдану арқылы Кох пластинасының әдісімен жүргізілдi.

Obtained results and novelty (in Russian) : В проекте на основании исследований по мониторингу очистки подземных вод разработан индекс качества воды (Water Quality Index) в соответствии с международными стандартами. В связи с этим значимость проекта в медико-социальном контексте является инструментом экологического образования широких слоев населения. Полученные данные, на лабораторной установке свидетельствовали, что очистка воды с природным цеолитом имели эффективность удаления превышающих концентрацию содержания химических веществ подземной воды от 30 до 100%, в то время как эффективность удаления синтетическим цеолитом составляла от 36 до 100%. Выявлены результаты мониторинга химического состава подземных вод в зависимости от сезонной динамики, показывающие, что общая минерализация подземных вод в весенний период составила 1500 мг/л, и снизилась до 989мг/л в летний, и осенний стабилизировалась до уровня 1033 мг/л. Аналогичные сезонные изменения отмечены для сухого остатка в исследуемые периоды. Концентрация кальция в зимний период составила 48,65 мг/л, и в апреле достигла уровня 79,44 мг/л, и в осенний возросла до 84,68 мг/л. Получены данные по оптимальному режиму воздействия УФ излучения Led ламп, в которых варьировалась экспозиция, количества светодиодов. При очистке было достигнуто 100% удаление микробных загрязнений в течение 78 мин на лабораторной установке с УФ светодиодами LED ламп (30 шт. мощностью - 3 ватт) на основании аппроксимирующей функции зависимости содержания Е.Coli от времени.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобада жер асты суларын тазарту мониторингі бойынша зерттеулер негізінде халықаралық стандарттарға сәйкес су сапасының индексі әзірленді (Water Quality Index). Осыған байланысты жобаның медициналық-әлеуметтік тұрғыдағы маңыздылығы жалпы халықты экологиялық ағарту құралы болып табылады. Зертханалық қондырғыдағы сүзгі жүйесінің алынған мәліметтер бойынша суды тазартуда табиғи цеолиті бар сүзгі жүйесі артық химиялық құрамын кетіру тиімділігін 30-дан 100%-ға дейін, ал синтетикалық цеолитпен тазарту тиімділігін 36-дан 100%-ға дейін құрайтынын көрсетті. Маусымдық динамикаға байланысты жер асты суларының химиялық құрамын бақылау нәтижелері анықталды, бұл жер асты суларының жалпы минералдануы көктемде 1500 мг/л құрап, жазда 989 мг/л дейін төмендегенін көрсетті, күзде 1033 мг/л деңгейіне дейін тұрақтанды. Маусымдық өзгерістердің дәл осындай динамикасы құрғақ қалдық бойынша да байқалды. Қыста кальций концентрациясы 48,65 мг/л болса, сәуірде 79,44 мг/л деңгейіне жетті, ал күзде 84,68 мг/л дейін көтерілді. Жарықдиодты шамдардан ультракүлгін сәулеленудің оңтайлы әсер ету режимі туралы деректер алынды, жарықдиодты шамдардың экспозициясы мен саны өзгеретін эксперименттер сериясы жүргізілді. Суды тазалау кезінде 78 минут ішінде жарықдиодты шамдармен (қуаты 3 ватт 30 дана) ультракүлгін дезинфекциясы бар эксперименталды зертханалық қондырғыда микробтық ластаушы заттарды 100% жоюға жеткізілді. E. Coli бактерияны жоюы уақытты алғанда.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Среди основных достоинств следует выделить низкую стоимость и энергосберегающие свойства LED ламп по сравнению с другими известными технологиями, использование отечественной фильтрующей системы, а также экологическую совместимость с окружающей средой. Технология относится к системам очистки подземных вод, в частности к комбинированным механико-фотохимическим системам с фильтрующими элементами для механической, LED лампами – для ультрафиолетового обеззараживания и нанофильтром для удаления деактивированного биологического загрязнения, образованного на стадии ультрафиолетового обеззараживания. В соответствии с технологией исходные подземные воды предварительно отстаивались, затем на механическом фильтре с цеолитовым фильтрующим материалом, очищались от солей жесткости и тяжелых металлов с дальнейшим обеззараживанием ультрафиолетовым светом от LED ламп, имеющих низкую мощность потребляемого электрического тока, и подвергались конечной очистке от следов биологического загрязнения в фильтре тонкой очистки (нанофильтре) с размером ячеек не более 0,1 мкм. Перечисленные стадии технологии обеспечили соответствие очищенной воды санитарным нормам и правилами СанПиН РК "Санитарно-эпидемиологические требования к водоисточникам, местам водозабора для хозяйственно-питьевых целей, хозяйственно-питьевому водоснабжению и местам культурно-бытового водопользования и безопасности водных объектов" № 31934 от 20 февраля 2023 г.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Негізгі артықшылықтардың қатарында басқа белгілі технологиялармен салыстырғанда жарықдиодты шамдардың төмен құны мен энергияны үнемдейтін қасиеттері, отандық сүзгі жүйесін пайдалану, сондай-ақ қоршаған ортамен экологиялық үйлесімділік бар. Технология жер асты суларын тазарту жүйелеріне, атап айтқанда механикалық сүзгі элементтері бар аралас механикалық-фотохимиялық жүйелерге, ультракүлгін дезинфекцияға арналған жарықдиодты шамдар арқылы пайда болған дезактивацияланған биологиялық ластануды жоюға арналған нанофильтрімен қамтамыз етілген тұрдеріне бағытталған.Технологияға сәйкес бастапқы жер асты сулары алдын ала тұндырылды, содан кейін цеолитті сүзгі материалы бар механикалық сүзгіні пайдаланып, қаттылық тұздары мен ауыр металдардан тазартылып, одан әрі төмен қуат тұтынылатын электр тогы бар жарықдиодты шамдардан ультракүлгін сәулемен дезинфекциялау арқылы және ұяшық өлшемі 0,1 мкм-ден аспайтын жұқа сүзгіде (нанофильтрде) биологиялық ластану ізінен соңғы тазартуға ұшырылды. Технологияның аталған кезеңдері тазартылған судың Қазақстан Республикасының 2023 жылғы 20 ақпандағы №31394 бекітілген «Су көздеріне, шаруашылық-ауыз су мақсаты үшін су жинау орындарына, шаруашылық-ауыз сумен жабдықтауға және суды мәдени-тұрмыстық пайдалану орындарына және су объектілерінің қауіпсіздігіне қойылатын санитариялық-эпидемиологиялық талаптар» санитарлық нормалары мен ережелеріне сәйкестігін қамтамасыз етті.

Level of implementation (in Russian) : На данный год не запланировано внедрение результатов проекта. На следующий год планируется внедрение в научно-образовательные ведомства РК.

Level of implementation (in Kazakh) : Ағымдағы жылға жоба нәтижелерін жүзеге асыру жоспарда жоқ. Келесі жылы оны Қазақстан Республикасының ғылыми және оқу бөлімдеріне енгізу жоспарлануда.

Efficiency (in Russian) : Эффективность комплексной технологии очистки подземных вод с использованием отечественных природных цеолитов и УФ-светодиодных ламп для устранения микробных загрязнений, а также применения нанофильтрации на последней стадии очистки показало: снижение жесткости воды, 100 % обеззараживание, а также соответствие всех химических показателей воды требованиям Сан ПиН РК № 31934 от 20 февраля 2023 г. Полученные показатели воды позволят повысить качество выпускаемой продукции, а также увеличат сроки эксплуатации технологического оборудования и обеспечит население региона качественной питьевой водой. Исследуемые нами лампы являются продукцией отечественной сборки, поставленной ТОО «Led Media System», что позволяет не зависеть от внешнего рынка. При очистке была достигнута 100% удаление микробных загрязнений в течение 78 мин на экспериментальной установке с УФ светодиодами (30 шт. мощностью - 3 ватт) на основании апроксимирующей функции зависимости содержания Е.Coli от времени. Эффективность технологии по данным очистки подземных вод на основе сравнительного анализа при использовании UV LED лампы и UV ртутно-кварцевой, затраченной на обеззараживание 1 м3 воды показал на 4,75% меньше потребления электроэнергии в денежном эквиваленте. Технология является энергосберегающей экологически совместимой на основе использование природного сырья в качестве фильтрующей системы и UV LED лампы для обеззараживания воды отечественного производства.

Efficiency (in Kazakh) : Отандық табиғи цеолиттерді және микробтық ластануды жоюға арналған УФ-жарық диодты шамдарын пайдаланып сондай-ақ сонғы тазарту кезеңде нанофильтрация қолдану арқылы жер асты суларын тазалаудың кешенді технологиясының тиімділігі судың қаттылығын төмендетуді, 100% зарарсыздандыруды, судың барлық химиялық көрсеткіштерінің 2023 жылғы 20 ақпандағы № 31934 санитарлық талаптарына сәйкестігін көрсетті. Алынған су көрсеткіштері өнімнің сапасын арттыруға, сонымен қатар технологиялық жабдықтардың қызмет ету мерзімін арттыруға және өңір тұрғындарын сапалы ауыз сумен қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Біз зерттейтін шамдар «Led Media System» ЖШС-нің алынған отандық өнімдері болып табылады, бұл сыртқы нарыққа тәуелді болмауға мүмкіндік береді. Тазарту кезінде Е.Coli микробтын жою уақытқа тәуелділігінің сынау функциясы негізінде УФ жарық диодтары эксперименттік қондырғыда (қуаты - 3 ватт 30 дана) 78 мин ішінде 100% микробтық ластануды жоюға қол жеткізілді. Зертханалық қондырғыда алынған деректер бойынша 1 м3 суды зарарсыздандыруға жұмсалған UV LED шамын және UV сынап-кварц шамын пайдалану кезінде салыстырмалы талдау негізінде жер асты суларын өңдеу технологиясының тиімділігі ақшалай баламада электр энергиясын тұтынудан 4,75% -ға аз екенін көрсетті. Технология отандық табиғи шикізатты сүзгіш жүйе және суды залалсыздандыру үшін UV LED шамдар пайдалуну арқылы энергияны үнемдейтін экологиялық үйлесімді технология ретінде мүмкіндік береді.

Field of application (in Russian) : Могут быть использованы государственными органами в управлении водными ресурсами и водоснабжении, ВУЗами, международными научно-образовательными организациями, занимающимися проблемами водных ресурсов и «зелеными технологиями», сельскохозяйственными формированиями, проектными организациями, общественными организациями для улучшения доступа к качественной воде наиболее уязвимых сельских регионов, аналитическими исследовательскими лабораториями.

Field of application (in Kazakh) : Су ресурстарын басқару және сумен қамтамасыз ету саласындағы мемлекеттік органдар, жоғары оқу орындары, су ресурстары және «жасыл технологиялар» мәселелерімен айналысатын халықаралық ғылыми және білім беру ұйымдары, ауылшаруашылық құрылымдары, жобалау ұйымдары, қоғамдық ұйымдар ең осал ауылдық жерлерде сапалы суға қолжетімділікті жақсарту үшін пайдалана алады. аймақтар, аналитикалық зерттеу зертханалары.