medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2024-103-10-1133-1140jjyrpzmedlit-4411Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEОценка эффективности обеззараживания хозяйственно-бытовых сточных вод с использованием УФ-комплекса в экспериментальных условияхAssessment the effectiveness of disinfection of household wastewater using a UV complex under experimental conditionshttps://orcid.org/0000-0003-4772-9686ЗагайноваАнжелика ВладимировнаZagainovaAnzhelika V.

Канд. биол. наук, зав. лаб. микробиологии и паразитологии ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

e-mail: AZagaynova@cspmz.ru

PD (Biology), Head of the Laboratory of Microbiology and Parasitology of the Centre for Strategic Planning of the Federal medical and biological agency, Moscow, 119121, Russian Federation

e-mail: AZagaynova@cspmz.ru

AZagaynova@cspmz.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3152-4862КурбатоваИрина ВалентиновнаKurbatovaIrina V.

Канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. микробиологии и паразитологии ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

e-mail: IKurbatova@cspmz.ru

PhD (Biology), senior researcher at the Laboratory of Microbiology and Parasitology of the Centre for Strategic Planning of the Federal medical and biological agency, Moscow, 119121, Russian Federation

e-mail: IKurbatova@cspmz.ru

IKurbatova@cspmz.ruЛукашинаМария ВладимировнаLukashinaMaria V.

Мл. сотр. лаб. микробиологии и паразитологии ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

e-mail: TManiya@cspmz.ru

Junior researcher of the Laboratory of Microbiology and Parasitology of the Centre for Strategic Planning of the Federal medical and biological agency, Moscow, 119121, Russian Federation

e-mail: TManiya@cspmz.ru

TManiya@cspmz.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7942-8004ЮдинСергей МихайловичYudinSergey M.

Доктор мед. наук, генеральный директор ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

DSc (Medicine), General Director of the Centre for Strategic Planning of the Federal medical and biological agency, Moscow, 119121, Russian Federation

noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2627-5534БолеханВасилий НиколаевичBolekhanVasily N.

Доктор мед. наук, директор Федерального информационно-аналитического центра мониторинга медико-биологических рисков ФГБУ «ЦСП» ФМБА России, 119121, Москва, Россия

e-mail: vbolekhan@cspfmba.ru

DSc (Medicine), Director of the Federal Information and Analytical Center for Monitoring of Biomedical Risks of the Centre for Strategic Planning of the Federal medical and biological agency, Moscow, 119121, Russian Federation

e-mail: vbolekhan@cspfmba.ru

vbolekhan@cspfmba.ruКостюченкоСергей ВладимировичKostyuchenkoSergey V.

Канд. физ.-мат. наук, председатель совета директоров ООО НПО «ЛИТ», 141701, Долгопрудный, Россия

e-mail: lit@lit.ru

PhD (Physics & Mathematics), chairman of the Board of Directors, Scientific Production Association “LIT” LLC, Dolgoprudny, 141701, Russian Federation

e-mail: lit@lit.ru

lit@lit.ruБарановВиктор ЛьвовичBaranovViktor L.

Гл. специалист, ООО НПО «ЛИТ», 141701, Долгопрудный, Россия

e-mail: baranov@lit-uv.ru

Chief specialist, Scientific Production Association “LIT” LLC, Dolgoprudny, 141701, Russian Federation

e-mail: baranov@lit-uv.ru

baranov@lit-uv.ruТкачевАндрей АнатольевичTkachevAndrey A.

Зам. генерального директора по маркетингу, ООО НПО «ЛИТ», 141701, Долгопрудный, Россия

e-mail: tkachev@lit-uv.ru

Deputy General Manager for Marketing, Scientific Production Association “LIT” LLC, Dolgoprudny, 141701, Russian Federation

e-mail: tkachev@lit-uv.ru

tkachev@lit-uv.ruhttps://orcid.org/0009-0002-7121-5693КоролеваНаталья НиколаевнаKorolevaNatalya N.

Гл. специалист, ООО НПО «ЛИТ», 141701, Долгопрудный, Россия

e-mail: koroleva@lit-uv.ru

Chief specialist, Scientific Production Association “LIT” LLC, Dolgoprudny, 141701, Russian Federation

e-mail: koroleva@lit-uv.ru

koroleva@lit-uv.ruФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентстваРоссияCentre for Strategic Planning of the Federal medical and biological agencyRussian FederationОбщество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное объединение "Лаборатория импульсной техники"»РоссияLimited Liability Company Scientific and Production Association “LIT”Russian Federation2024191120241031011331140Copyright © Загайнова А.В., Курбатова И.В., Лукашина М.В., Юдин С.М., Болехан В.Н., Костюченко С.В., Баранов В.Л., Ткачев А.А., Королева Н.Н., 20242024Загайнова А.В., Курбатова И.В., Лукашина М.В., Юдин С.М., Болехан В.Н., Костюченко С.В., Баранов В.Л., Ткачев А.А., Королева Н.Н.Zagainova A.V., Kurbatova I.V., Lukashina M.V., Yudin S.M., Bolekhan V.N., Kostyuchenko S.V., Baranov V.L., Tkachev A.A., Koroleva N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/4411Введение

Введение. Один из наиболее эффективных и экономически обоснованных способов обеззараживания воды — ультрафиолетовое (УФ) облучение. УФ-обеззараживание не имеет эффекта последействия, что является неоспоримым преимуществом при обработке сточных вод, поскольку исключается негативное экологическое воздействие на водный объект — приёмник сточных вод. Основным технологическим параметром, обеспечивающим надлежащее обеззараживание, считается УФ-доза.

Цель исследования — оценка эффективности применения технологии УФ-обеззараживания сточных вод при высокой бактериальной и вирусной контаминации.

Материалы и методы

Материалы и методы. В эксперименте использовали установки DUV-1-87-N, обеспечивающие УФ-дозу не менее 30 мДж/см2, для обеззараживания воды производства НПО «ЛИТ».

Результаты

Результаты. Использование УФ-дозы не менее 30 мДж/см2 для обеззараживания при высокой степени контаминации сточных вод микроорганизмами, в том числе стоков мегаполиса Москвы, обеспечивает достижение уровня загрязнения, достаточного для безопасного сброса обеззараженных сточных вод в поверхностные водные объекты в соответствии с требованиями санитарного законодательства Российской Федерации.

Ограничения исследования связаны с аппаратурным решением применения УФ-облучения, мутностью воды, чувствительностью к УФ-облучению микроорганизмов разных таксономических групп.

Заключение

Заключение. Результаты экспериментального исследования могут служить обоснованием использования дозы УФ-облучения (30 мДж/см2) для эффективного обеззараживания воды с высоким уровнем микробной контаминации до нормативного (в соответствии с СанПиН 1.2.3685‒21) уровня загрязнения очищенных сточных вод, пригодных для сброса в поверхностные водные объекты.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов

Участие авторов: Загайнова А.В. — концепция и дизайн исследования, сбор материала, обработка данных, написание статьи, редактирование; Курбатова И.В., Лукашина М.В., Юдин С.М., Болехан В.Н. — сбор материала, обработка данных; Костюченко С.В. — концепция и дизайн исследования, редактирование; Баранов В.Л. — сбор материала, техническое сопровождение, редактирование; Ткачев А.А. — концепция и дизайн исследования, сбор материала, написание статьи, редактирование; Королева Н.Н. — концепция и дизайн исследования, редактирование. Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Статья подготовлена по результатам исследований, выполненных ФГБУ «ЦСП» ФМБА России по теме «Разработка унифицированных методов, включающих отбор проб, для осуществления определения микробиологического и паразитологического загрязнения сточных вод» (шифр «Сточные воды») в рамках государственного контракта от 12.11.2021 г. № 2123388100152000000000000/145.001.21.6, и экспериментальных исследований, проведённых инициативно в сопровождении сотрудников НПО «ЛИТ», не имеющих коммерческой поддержки.

Поступила

Поступила: 10.09.2024 / Поступила после доработки: 30.09.2024 / Принята к печати: 02.10.2024 / Опубликована: 19.11.2024

Introduction

Introduction. One of the most effective and economically justified methods of inactivation water treatment is disinfection using UV irradiation. UV disinfection is characterized by the absence of an aftereffect, which is an undeniable advantage for wastewater treatment, since adverse environmental effects on the wastewater receiving water body are excluded. The main technological parameter that ensures proper disinfection is the UV dose.

The purpose of the study is the confirmation of the effectiveness of using the technology of UV disinfection of water with a dose of at least 30 mJ/cm2 in relation to sanitary-indicative and pathogenic microorganisms that are present in the wastewater of the Moscow metropolis.

Materials and methods

Materials and methods. UV disinfection units DUV-1-87-N were used to conduct the experiment, providing a UV dose of at least 30 mJ/cm2 for water disinfection and an open UV irradiator SVETOLIT 50 for air disinfection manufactured by company LIT.

Results

Results. The use of a UV dose of at least 30 mJ/cm2 for disinfection of water with a high degree of contamination of microorganisms ensures the level of contamination of microorganisms to meet the requirements of sanitary legislation in force on the territory of the Russian Federation for disinfected wastewater allowed discharging into surface waters.

Limitations

Limitations. The limitations of the study are related to the equipment used for applying UV irradiation, water turbidity, and the sensitivity of microorganisms of different taxonomic groups to UV irradiation.

Conclusion

Conclusion. The results of the conducted experimental study can serve a justification for the UV radiation dose of 30 mJ/cm2 used for effective disinfection of viral and bacterial contamination of water with high levels of microbial contamination up to the standard permissible level of microbial contamination (in accordance with SanPiN 1.2.3685-21) of treated wastewater suitable for discharge into surface waters.

Compliance with ethical standards. This study does not require the conclusion of a biomedical ethics committee or other documents.

Contribution

Contribution: Zagainova A.V. — research concept and design, material collection, data processing, article writing, editing; Lukashina M.V., Kurbatova I.V., Yudin S.M., Bolekhan V.N. — collection of material, data processing; Kostyuchenko S.V. — concept and design of the study, editing; Baranov V.L. — collection of material, technical support, editing; Tkachev A.A. — concept and design of the study, collection of material, writing an article, editing; Koroleva N.N. — concept and design of the study, editing. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgment

Acknowledgment. The article is based on the results of research on the scientific activities of the, obtained in research on the topic: “Development of unified methods, including sampling, for the determination of microbiological and parasitological contamination of wastewater” (code: “Wastewater”), performed under a government contract from 12.11.2021 №2123388100152000000000000/145.001.21.6.

Received

Received: September 10, 2024 / Revised: September 30, 2024 / Accepted: October 2, 2024 / Published: November 19, 2024

ультрафиолетовое облучениедозаобеззараживаниесточные водыбактериивирусыUVdosedisinfectionwastewaterbacteriavirusesReferencesПай Г.В., Ракитина Д.В., Панькова М.А., Федец З.Е., Мания Т.Р., Загайнова А.В. Сравнительная оценка патогенного потенциала энтерококков, выделенных от здоровых людей и из сточных вод. Гигиена и санитария. 2023; 102(12): 1272–80. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2023-102-12-1272-1280 https://elibrary.ru/ksnjpxPay G.V., Rakitina D.V., Pankova M.A., Fedets Z.E., Maniya T.R., Zagaynova A.V. Pathogenic potential of enterococcus isolated from healthy people and wastewater. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2023; 102(12): 1272–80. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2023-102-12-1272-1280 https://elibrary.ru/ksnjpx (in Russian)Загорский В.А., Козлов М.Н., Данилович Д.А. Методы обеззараживания сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника. 1998; (2): 2–5.Zagorskii V.A., Kozlov M.N., Danilovich D.A. Methods of wastewater disinfection. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. 1998; (2): 2–5. (in Russian)Волков С.В., Левченко Д.А., Ткачев А.А. Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением. Часть 2. Экология производства. 2013; (7): 51–5.Volkov S.V., Levchenko D.A., Tkachev A.A. Water disinfection with ultraviolet radiation. Part 2. Ekologiya proizvodstva. 2013; (7): 51–5. (in Russian)Костюченко С.В., Баранов В.Л., Ткачев А.А. Ультрафиолетовое излучение – современный способ обеззараживания сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника. 2015; (3): 36–42. https://elibrary.ru/tjwoybKostiuchenko S.V., Baranov V.L., Tkachev A.A. Ultraviolet radiation - an advanced method of wastewater disinfection. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. 2015; (3): 36–42. https://elibrary.ru/tjwoyb (in Russian)Бивалькевич А.И., Смирнов А.Д. Ультрафиолетовая технология – самый актуальный способ обеззараживания сточных вод. Водоснабжение и канализация. 2015; (1–2): 56–60.Bival’kevich A.I., Smirnov A.D. Ultraviolet technology is the most relevant method of wastewater disinfection. Vodosnabzhenie i kanalizatsiya. 2015; (1–2): 56–60. (in Russian)Ткачев А.А., Пискарева В.М. Так ли выгодно хлорировать сточную воду? Сравнение эксплуатационных затрат на хлорирование и УФ-обеззараживание. Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2018; (6): 38–43.Tkachev A.A., Piskareva V.M. Is it profitable to chlorinate wastewater? Comparison of operating costs for chlorination and UV disinfection. Nailuchshie dostupnye tekhnologii vodosnabzheniya i vodootvedeniya. 2018; (6): 38–43. (in Russian)Ткачев А.А., Домнин К.В., Архипова Е.Е., Киреев Г.А., Додусов А.А. УФ-обеззараживание сточных вод на городских сооружениях Хабаровска. Вода Magazine. 2017; (1): 18–21. https://elibrary.ru/yghqorTkachev A., Domnin K., Arkhipova E., Kireev G., Dodusov A. UV disinfection at WWTP of city Khabarovsk. Voda Magazine. 2017; (1): 18–21. https://elibrary.ru/yghqor (in Russian)Похил Ю.Н., Новошинцев В.Н., Камалетдинов А.Р., Костюченко С.В., Ткачев А.А., Смирнов А.Д. Применение УФ-обеззараживания в системах водоснабжения и водоотведения г. Новосибирска. Водоснабжение и санитарная техника. 2019; (4): 32–5. https://elibrary.ru/rkogvjPokhil Iu.N., Novoshintsev V.N., Kamaletdinov A.R., Kostiuchenko S.V., Tkachev A.A., Smirnov A.D. Use of UV-disinfection in water supply and wastewater disposal systems of novosibirsk. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. 2019; (4): 32–5. https://elibrary.ru/rkogvj (in Russian)Пономаренко А.М., Власов Д.Ю., Басов Н.С., Новиков С.Н., Кудрявцев Н.Н., Костюченко С.В. Опыт внедрения УФ-обеззараживания сточных вод на действующих сверхкрупных очистных сооружениях. Водоснабжение и санитарная техника. 2021; (1): 49–55. https://doi.org/10.35776/VST.2021.01.06 https://elibrary.ru/btviwmPonomarenko A.M., Vlasov D.Yu, Basov N.S., Novikov S.N., Kudriavtsev N.N., Kostiuchenko S.V. Experience in introducing UV disinfection of effluents at operating extremely large-scale treatment facilities. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. 2021; (1): 49–55. https://doi.org/10.35776/VST.2021.01.06 https://elibrary.ru/btviwm (in Russian)Кармазинов Ф.В., Костюченко С.В., Кудрявцев Н.Н., Храменков С.В., ред. Ультрафиолетовые технологии в современном мире. M.: Интеллект; 2012.Karmazinov F.V., Kostyuchenko S.V., Kudryavtsev N.N., Khramenkov S.V., eds. Ultraviolet Technologies in the Modern World [Ul’trafioletovye tekhnologii v sovremennom mire]. Dolgoprudny: Intellekt; 2012. (in Russian)Рахманин Ю.А., Загайнова А.В., Артемова Т.З., Гипп Е.К., Кузнецова К.Ю., Курбатова И.В. и др. Определение унифицированных доз ультрафиолетового обеззараживания воды от бактериального, вирусного и паразитарного загрязнения. Гигиена и санитария. 2019; 98(12): 1342–8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1342-1348 https://elibrary.ru/nuzeinRakhmanin Yu.A., Zagainova A.V., Artemova T.Z., Gipp E.K., Kuznetsova K.Yu., Kurbatova I.V., et al. Determination of standardized doses of ultraviolet disinfection of water from bacterial, viral and parasitic contamination. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(12): 1342–8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1342-1348 https://elibrary.ru/nuzein (in Russian)Самойлова К.И., Тратникова А.А. Обеззараживание сточных вод ультрафиолетовым излучением. Colloquium-Journal. 2019; (2–2): 59–60. https://elibrary.ru/yvdgqhSamoilov K.I., Tratnikova A.A. Ultraviolet radiation disinfection. Colloquium-Journal. 2019; (2–2): 59–60. https://elibrary.ru/yvdgqh (in Russian)Костюченко С.В., Ткачев А.А., Фроликова Т.Н. УФ-технологии для обеззараживания воды, воздуха и поверхностей: принципы и возможности. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020; 19(5): 112–9. https://doi.org/10.31631/20733046-2020-19-5-112-119 https://elibrary.ru/mhogamKostuchenko S.V., Tkachev A.A., Frolikova T.N. UV-technologies for disinfection of water, air and surfaces: principles and possibilities. Epidemiologiya i Vaktsinoprofilaktika. 2020; 19(5): 112–9. https://doi.org/10.31631/20733046-2020-19-5-112-119 https://elibrary.ru/mhogam (in Russian)Пономарева Н.Е., Беленов В.Н., Антосик С.Н. Исследование возможности регулирования потока излучения источника установок для обеззараживания воды УФ-излучением за счёт изменения подводимого напряжения. В кн.: Современные научные исследования: проблемы и перспективы. Сборник материалов VII Международной научно-практической конференции. Киров; 2024: 246–9. https://elibrary.ru/bvtnrrPonomareva N., Belenov V., Antosik S. Study of the possibility of regulating the radiation flux of the source of installations for water disinfection with UV radiation by changing the supply voltage. In: Modern Scientific Research: Problems and Prospects. Collection of Materials of the VII International Scientific and Practical Conference [Sovremennye nauchnye issledovaniya: problemy i perspektivy. Sbornik materialov VII Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii]. Kirov; 2024: 246–9. https://elibrary.ru/bvtnrr (in Russian)Заболотний В.Н., Вендин С.В. Применение УФ-излучения для обеззараживания воды. В сборнике: Актуальные проблемы агроинженерии в XXI веке. Материалы Национальной научно-практической конференции с международным участием. Майский; 2023; 178–81. https://elibrary.ru/qlqgxnZabolotny V.N., Vendin S.V. The use of UV radiation for water disinfection. In: Actual Problems of Agricultural Engineering in the 21st century. Proceedings of the National Scientific and Practical Conference with International Participation [Aktual’nye problemy agroinzhenerii v XXI veke. Materialy Natsional’noi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem]. Maiskii; 2023; 178–81. https://elibrary.ru/qlqgxn (in Russian)Мандыбура А.В., Филина О.А. Сравнительная характеристика влияния методов обеззараживания воды в детских плавательных бассейнах на самочувствие посетителей. Forcipe. 2020; 3(S1): 566–7. https://elibrary.ru/oslghfMandybura A.V., Filina O.A. Comparative characteristics of the influence of water disinfection methods in children’s swimming pools on the well-being of visitors. Forcipe. 2020; 3(S1): 566–7. https://elibrary.ru/oslghf (in Russian)Похил Ю.Н., Новошинцев В.Н., Костюченко С.В., Волков С.В., Ткачев А.А. Комплексное решение проблем обеззараживания природных и сточных вод в современных условиях в масштабах г. Ново-сибирска. Водоснабжение и санитарная техника. 2024; (4): 5–10. https://doi.org/10.35776/VST.2024.04.01Pokhil Yu.N., Novoshintsev V.N., Kostyuchenko S.V., Volkov S.V., Tkachev A.A. Integrated solution to the problems of disinfection of natural and waste water in modern conditions on the scale of Novosibirsk. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. 2024; (4): 5–10. https://doi.org/10.35776/VST.2024.04.01 (in Russian)Гурьянов Н.М., Мизгирев Д.С. Источники КФ – излучения в судовых системах очистки и обеззараживания воды. В кн.: Проблемы экологии Волжского бассейна. Труды 8-й всероссийской научной конференции. Нижний Новгород; 2023.Guryanov N.M., Mizgirev D.S. Sources of CF radiation in ship water purification and disinfection systems. In: Problems of Ecology of the Volga Basin. Proceedings of the 8th All-Russian Scientific Conference [Problemy ekologii Volzhskogo basseina. Trudy 8-i vserossiiskoi nauchnoi konferentsii]. Nizhny Novgorod; 2023. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.